Badanie wskazuje na obiecujące możliwości leczenia chorób genetycznych u ssaków podczas rozwoju płodowego w pierwszych trzech miesiącach ciąży
A genetyczny zaburzenie to stan lub choroba spowodowana nieprawidłowymi zmianami lub mutacjami w DNA danej osoby w genie. Nasz DNA dostarcza wymaganego kodu do wytwarzania białek, które następnie pełnią większość funkcji w naszym organizmie. Nawet jeśli jedna część naszego DNA zostanie w jakiś sposób zmieniona, związane z nią białko nie będzie już mogło pełnić swoich normalnych funkcji. W zależności od tego, gdzie zachodzi ta zmiana, może ona mieć niewielki wpływ lub nie mieć żadnego wpływu, albo może zmienić komórki tak bardzo, że może następnie prowadzić do genetyczny zaburzenie lub choroba. Zmiany takie spowodowane są błędami w replikacji (duplikacji) DNA w trakcie wzrostu lub czynnikami środowiskowymi, stylem życia, paleniem tytoniu i narażeniem na promieniowanie. Zaburzenia takie przekazywane są potomstwu i zaczynają pojawiać się już w okresie rozwoju dziecka w macicy matki, dlatego określa się je mianem „wad wrodzonych”.
Wady wrodzone mogą być niewielkie lub bardzo poważne i mogą wpływać na wygląd, funkcjonowanie narządu i niektóre aspekty rozwoju fizycznego lub psychicznego. Co roku miliony dzieci rodzą się z poważnymi chorobami genetyczny warunki. Wady te można wykryć już w czasie ciąży, gdyż ujawniają się już w pierwszych trzech miesiącach ciąży, kiedy narządy jeszcze się kształtują. Do wykrywania dostępna jest technika zwana amniopunkcją genetyczny nieprawidłowości u płodu poprzez badanie płynu owodniowego pobranego z macicy. Jednak nawet w przypadku amniopunkcji ich leczenie nie jest możliwe, ponieważ nie ma możliwości wprowadzenia jakichkolwiek korekt przed urodzeniem dziecka. Niektóre wady są nieszkodliwe i nie wymagają interwencji, inne mogą mieć jednak poważny charakter i wymagać długotrwałego leczenia, a nawet zakończyć się śmiercią dziecka. Niektóre wady można skorygować wkrótce po urodzeniu dziecka – na przykład w ciągu tygodnia – ale najczęściej jest już za późno na leczenie.
Utwardzanie genetyczny stan nienarodzonego dziecka
Po raz pierwszy rewolucyjna technika edycji genów została zastosowana do wyleczenia „genetyczny zaburzenie” u myszy podczas rozwoju płodu w macicy – wynika z badania przeprowadzonego przez naukowców z Carnegie Mellon University i Yale University. Powszechnie wiadomo, że podczas wczesnego rozwoju zarodka (w ciągu pierwszych trzech miesięcy ciąży) istnieje wiele komórek macierzystych (niezróżnicowany typ komórek, które po dojrzewaniu mogą stać się dowolnym typem komórek), które dzielą się w szybkim tempie. Jest to właściwy moment, w którym a genetyczny skorygowanie mutacji zmniejszyłoby wpływ mutacji na rozwój zarodka i płodu. Istnieją szanse, że poważny genetyczny stan ten można nawet wyleczyć, a dziecko rodzi się bez niezamierzonych wad wrodzonych.
W tym badaniu opublikowanym w Nature Communications badacze zastosowali technikę edycji genów opartą na peptydowo-nukleinowym kwasie. Technikę tę stosowano już wcześniej w leczeniu beta-talasemii – a genetyczny zaburzenie krwi, w którym stężenie hemoglobiny (HB) wytwarzanej we krwi ulega znacznemu zmniejszeniu, co następnie wpływa na prawidłowy dopływ tlenu do różnych części ciała, prowadząc do poważnych, nieprawidłowych konsekwencji. W tej technice stworzono unikalne syntetyczne cząsteczki zwane kwasami peptydonukleinowymi (PNA) (zbudowane z połączenia syntetycznego szkieletu białkowego z DNA i RNA). Następnie wykorzystano nanocząsteczkę do transportu cząsteczek PNA wraz ze „zdrowym i normalnym” DNA dawcy do lokalizacji genetyczny mutacja. Kompleks PNA i DNA identyfikuje wyznaczoną mutację w miejscu, cząsteczka PNA następnie wiąże i rozpina podwójną helisę zmutowanego lub wadliwego DNA. Wreszcie DNA dawcy wiąże się ze zmutowanym DNA i automatyzuje mechanizm korygowania błędu DNA. Główne znaczenie tego badania polega na tym, że przeprowadzono je na płodzie, dlatego badacze musieli zastosować metodę analogiczną do amniopunkcji, w której wprowadzili kompleks PNA do worka owodniowego (płynu owodniowego) ciężarnych myszy, których płody nosiły gen mutacja, która powoduje talasemię beta. Po jednym wstrzyknięciu PNA 6% mutacji zostało skorygowanych. Te myszy wykazały poprawę objawów choroby, tj. poziomy hemoglobiny były w normalnym zakresie, co można interpretować jako „wyleczenie” myszy z choroby. Wykazali również zwiększoną przeżywalność. Ten zastrzyk był w bardzo ograniczonym zakresie, ale naukowcy mają nadzieję, że można osiągnąć jeszcze wyższe wskaźniki sukcesu, jeśli zastrzyki były wykonywane wiele razy.
Badanie jest istotne, ponieważ nie zauważono żadnych odchyleń od celu i skorygowano tylko pożądany DNA. Techniki edycji genów, takie jak CRISPR/Cas9, są jednak łatwiejsze w użyciu do celów badawczych, ale nadal są kontrowersyjne, ponieważ przecinają DNA i wykonują błędy poza miejscem, ponieważ uszkadzają również normalne DNA poza celem. Z powodu tego ograniczenia nie nadają się idealnie do projektowania terapii. Biorąc pod uwagę ten czynnik, metoda pokazana w obecnym badaniu wiąże się tylko z docelowym DNA i naprawia go oraz wykazuje zerowe błędy poza miejscem. Ta ukierunkowana jakość sprawia, że idealnie nadaje się do terapii. Taka metoda w swojej obecnej konstrukcji mogłaby być również potencjalnie wykorzystana do „leczenia” innych schorzeń w przyszłości.
***
Źródło (s)
Ricciardi AS i in. 2018. Dostarczanie nanocząstek in utero do edycji genomu specyficznego dla miejsca. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
***
Możliwość dodawania komentarzy nie jest dostępna.