Študija kaže obetavno zdravljenje genetske bolezni pri sesalcu med razvojem ploda v prvih treh mesecih nosečnosti
A genetska motnja je stanje ali bolezen, ki jo povzročijo nenormalne spremembe ali mutacije v DNK osebe v genu. Naša DNA zagotavlja potrebno kodo za izdelavo beljakovin, ki nato opravljajo večino funkcij v našem telesu. Tudi če se en del naše DNK na nek način spremeni, beljakovina, povezana z njim, ne more več opravljati svoje normalne funkcije. Odvisno od tega, kje se ta sprememba zgodi, ima lahko majhen ali nič učinka ali pa lahko tako močno spremeni celice, da lahko povzroči genetska motnja ali bolezen. Takšne spremembe povzročajo napake v replikaciji (podvajanju) DNA med rastjo ali okoljski dejavniki, način življenja, kajenje in izpostavljenost sevanju. Takšne motnje se prenašajo na potomce in se začnejo pojavljati, ko se dojenček razvija v materini maternici, zato jih imenujemo "prirojene napake".
Prirojene okvare so lahko manjše ali izjemno hude in lahko vplivajo na videz, delovanje organa in nekatere vidike telesnega ali duševnega razvoja. Milijoni otrok se vsako leto rodijo z resnimi genetska pogoji. Te okvare je mogoče odkriti med nosečnostjo, saj so očitne v prvih treh mesecih nosečnosti, ko se organi še oblikujejo. Za odkrivanje je na voljo tehnika, imenovana amniocenteza genetska nepravilnosti pri plodu s testiranjem amnijske tekočine, odvzete iz maternice. Vendar pa tudi z amniocentezo njihovo zdravljenje ni mogoče, saj ni na voljo nobenih možnosti za popravke pred rojstvom otroka. Nekatere okvare so neškodljive in ne zahtevajo posega, druge pa so lahko resne narave in lahko zahtevajo dolgotrajno zdravljenje ali celo usodne za dojenčka. Nekatere okvare je mogoče odpraviti kmalu po rojstvu otroka – na primer v enem tednu –, večinoma pa je za zdravljenje že prepozno.
utrjevanje genetska stanje pri nerojenem otroku
Prvič je bila uporabljena revolucionarna tehnika urejanja genov za zdravljenje "genetska motnja' pri miših med fetalnim razvojem v maternici v študiji raziskovalcev z univerze Carnegie Mellon in univerze Yale. Dobro ugotovljeno je, da je med zgodnjim razvojem v zarodku (v prvih treh mesecih nosečnosti) veliko izvornih celic (nediferencirana celična vrsta, ki lahko po dozorevanju postane katera koli vrsta celice), ki se hitro delijo. To je ustrezna časovna točka, ko a genetska Če bi mutacijo popravili, bi zmanjšali vpliv mutacije na razvoj od zarodka do ploda. Obstajajo možnosti za hudo genetska stanje bi lahko celo pozdravili in dojenček se rodi brez nenamernih prirojenih okvar.
V tej študiji, objavljeni v Nature Communications raziskovalci so uporabili tehniko urejanja genov na osnovi peptidne nukleinske kisline. To tehniko so že uporabljali za zdravljenje beta talasemije – a genetska krvna motnja, pri kateri se hemoglobin (HB), proizveden v krvi, znatno zmanjša, kar nato vpliva na normalno oskrbo s kisikom v različnih delih telesa, kar povzroči hude nenormalne posledice. S to tehniko so bile ustvarjene edinstvene sintetične molekule, imenovane peptidne nukleinske kisline (PNA) (narejene iz kombinacije sintetičnega proteinskega ogrodja z DNA in RNA). Nanodelec je bil nato uporabljen za transport teh molekul PNA skupaj z "zdravo in normalno" DNK darovalca do lokacije genetska mutacija. Kompleks PNA in DNA identificira določeno mutacijo na mestu, molekula PNA nato veže in odpre dvojno vijačnico mutirane ali napačne DNK. Nazadnje se DNK darovalca veže z mutirano DNK in avtomatizira mehanizem za odpravo napake DNK. Glavni pomen te študije je, da je bila izvedena na plodu, zato so raziskovalci morali uporabiti metodo, podobno amniocentezi, pri kateri so vstavili kompleks PNA v amnijsko vrečko (plodovnico) brejih miši, katerih plodovi so nosili gen mutacija, ki povzroča beta talasemijo. Po eni injekciji PNA je bilo popravljenih 6 odstotkov mutacij. Te miši so pokazale izboljšanje simptomov bolezni, tj. ravni hemoglobina so bile v normalnem območju, kar bi lahko razlagali kot miši, ki so bile »ozdravljene« bolezni. Pokazali so tudi povečano stopnjo preživetja. Ta injekcija je bila v zelo omejenem obsegu, vendar raziskovalci upajo, da je mogoče doseči še višje stopnje uspeha, če bi injekcije izvajali večkrat.
Študija je pomembna, ker niso bili opaženi nobeni stranski cilji in je bila popravljena le želena DNK. Tehnike urejanja genov, kot je CRISPR/Cas9, je sicer lažje uporabiti za raziskovalne namene, vendar je še vedno sporno, ker reže DNK in izvaja napake zunaj mesta, saj poškodujejo tudi normalno DNK zunaj cilja. Zaradi te omejitve niso idealno primerni za načrtovanje terapij. Glede na ta dejavnik se metoda, prikazana v trenutni študiji, veže samo na ciljno DNK in jo popravi ter ne kaže nič napak zunaj mesta. Zaradi te ciljne kakovosti je idealen za zdravljenje. Takšna metoda v njeni sedanji zasnovi bi se lahko potencialno uporabila tudi za "zdravljenje" drugih stanj v prihodnosti.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Ricciardi AS et al. 2018. Dostava nanodelcev v maternici za urejanje genoma, specifičnega za mesto. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
***
