Μια νέα τεχνολογία που αναπτύχθηκε από ερευνητές του University of Cambridge ίσως αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο διαγιγνώσκονται ορισμένες σοβαρές γενετικές και νευροεκφυλιστικές παθήσεις. Η μέθοδος, γνωστή ως «RNA Origami», επιτρέπει την ακριβέστερη μέτρηση γενετικών μεταλλάξεων που σχετίζονται με ασθένειες όπως η Huntington’s Disease, η Amyotrophic Lateral Sclerosis και ορισμένες μορφές μυϊκής δυστροφίας.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να οδηγήσει σε ταχύτερες, πιο ακριβείς και οικονομικότερες διαγνώσεις, ιδιαίτερα για παθήσεις που σήμερα παραμένουν συχνά αδιάγνωστες για χρόνια.

Το πρόβλημα των επαναλαμβανόμενων μεταλλάξεων

Πολλές γενετικές ασθένειες προκαλούνται από την υπερβολική επανάληψη συγκεκριμένων αλληλουχιών DNA ή RNA. Οι μεταλλάξεις αυτές ονομάζονται «διαταραχές επαναλαμβανόμενης επέκτασης» και επηρεάζουν περίπου έναν στους 280 ανθρώπους.

Το μέγεθος της επέκτασης έχει τεράστια σημασία, καθώς συχνά καθορίζει πότε θα εμφανιστεί η ασθένεια και πόσο σοβαρή θα είναι.

Για παράδειγμα, στη μυοτονική δυστροφία τύπου 1, ακόμη και μικρές διαφορές στον αριθμό των επαναλήψεων μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη βαρύτητα των συμπτωμάτων. Παρόμοια εικόνα παρατηρείται και σε άλλες γενετικές διαταραχές που σχετίζονται με το νευρικό σύστημα.

Ωστόσο, η ακριβής μέτρηση αυτών των επεκτάσεων αποτελεί μεγάλη πρόκληση για τα υπάρχοντα διαγνωστικά εργαλεία.

Γιατί οι σημερινές μέθοδοι έχουν περιορισμούς

Οι περισσότερες διαγνωστικές εξετάσεις βασίζονται στην τεχνική PCR (αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης), η οποία έγινε ευρύτερα γνωστή κατά τη διάρκεια της πανδημίας COVID-19.

Παρότι η PCR αποτελεί εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο, μπορεί να παρουσιάσει δυσκολίες όταν καλείται να μετρήσει πολύ μεγάλες ή πολύπλοκες επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες. Σε ορισμένες περιπτώσεις το πραγματικό μήκος της γενετικής ανωμαλίας μπορεί να εκτιμηθεί λανθασμένα.

Ακόμη και οι νεότερες τεχνολογίες αλληλούχισης συχνά δυσκολεύονται να αναλύσουν με ακρίβεια τις συγκεκριμένες περιοχές του γονιδιώματος.

Πώς λειτουργεί το RNA Origami

Η νέα τεχνική αξιοποιεί το RNA, το μόριο που μεταφέρει τις γενετικές πληροφορίες από το DNA στα κύτταρα.

Οι ερευνητές κατάφεραν να «τεντώσουν» μόρια RNA χρησιμοποιώντας μικρές δομές DNA, δημιουργώντας ειδικά σχήματα που θυμίζουν την ιαπωνική τέχνη του origami. Στη συνέχεια, τα μόρια περνούν μέσα από μικροσκοπικές οπές γνωστές ως νανοπόροι.

Καθώς το RNA διέρχεται από τον νανοπόρο, δημιουργείται ένα χαρακτηριστικό ηλεκτρικό σήμα. Το μοτίβο αυτού του σήματος επιτρέπει στους επιστήμονες να υπολογίζουν με μεγάλη ακρίβεια τον αριθμό των επαναλήψεων που περιέχει το μόριο.

Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να εντοπίζουν ακόμη και πολύ μικρές διαφορές που σχετίζονται με την εμφάνιση ασθενειών.

Εντυπωσιακή ακρίβεια

Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, η τεχνική πέτυχε ανάλυση μόλις 18 νουκλεοτιδίων.

Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να διακρίνει με αξιοσημείωτη ακρίβεια ένα φυσιολογικό τμήμα RNA από ένα παθολογικό τμήμα που σχετίζεται με νόσο.

Ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι απαιτεί ελάχιστη ποσότητα βιολογικού υλικού, κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο στις κλινικές εφαρμογές όπου τα διαθέσιμα δείγματα συχνά είναι περιορισμένα.

Μπορεί να βοηθήσει χιλιάδες ασθενείς

Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι έως και το 90% των ατόμων που πάσχουν από διαταραχές επαναλαμβανόμενης επέκτασης ενδέχεται να παραμένουν αδιάγνωστα ή να λαμβάνουν διάγνωση πολύ αργά.

Η δυνατότητα γρήγορης και ακριβούς μέτρησης αυτών των γενετικών μεταβολών θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά τη διάγνωση και την παρακολούθηση των ασθενών.

Παράλληλα, θα μπορούσε να βοηθήσει τις οικογένειες που γνωρίζουν ότι φέρουν κληρονομικές μεταλλάξεις να αποκτήσουν πιο σαφή εικόνα για τον κίνδυνο εμφάνισης ασθενειών στις επόμενες γενιές.

Από το εργαστήριο στην κλινική πράξη

Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης. Μέχρι στιγμής έχει δοκιμαστεί μόνο σε εργαστηριακά δείγματα και όχι σε πραγματικούς ασθενείς.

Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για την κλιμάκωση της πλατφόρμας, ώστε πολλοί νανοπόροι να λειτουργούν ταυτόχρονα και να παράγουν αποτελέσματα αρκετά γρήγορα για καθημερινή κλινική χρήση.

Η εταιρεία Cambridge Nucleomics, η οποία δημιουργήθηκε από μέλη της ερευνητικής ομάδας, αναπτύσσει ήδη την τεχνολογία με στόχο τη μετατροπή της σε εμπορικό διαγνωστικό εργαλείο.

Ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον

Καθώς αναπτύσσονται νέες θεραπείες για νευροεκφυλιστικές και γενετικές ασθένειες, η ανάγκη για ακριβή διάγνωση γίνεται ολοένα πιο σημαντική.

Η μέθοδος RNA Origami δεν υπόσχεται μόνο καλύτερη διάγνωση αλλά και καλύτερη παρακολούθηση της πορείας της νόσου και της ανταπόκρισης στις θεραπείες. Αν οι επόμενες δοκιμές επιβεβαιώσουν τα σημερινά αποτελέσματα, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να αποτελέσει ένα σημαντικό βήμα προς την εξατομικευμένη ιατρική και τη βελτίωση της φροντίδας χιλιάδων ασθενών παγκοσμίως.