Οι επιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο St. Louis έχουν αναπτύξει μια νέα μέθοδο που θα μπορούσε να βοηθήσει στην αύξηση της μακροχρόνιας αποτελεσματικότητας της γονιδιακής θεραπείας. Η γονιδιακή θεραπεία, μια διαδικασία που εισάγει γονίδια σε κύτταρα του ασθενούς, έχει δείξει υπόσχεση στη θεραπεία κληρονομούμενων γενετικών ασθενειών, αλλά έχει αποδειχθεί ότι είναι ένα δύσκολο έργο. Τυπικά, η αντικατάσταση ενός ελαττωματικού γονιδίου με ένα υγιές γονίδιο είναι μια βραχύβια θεραπεία που διαρκεί μόνο για μερικές εβδομάδες.
Σε μια μελέτη υποστηριζόμενη από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και δημοσιευμένη στη Gene Therapy, οι ερευνητές συνδύαζαν το εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) με απενεργοποιημένο ιό για να παραδώσει ένα υγιές γονίδιο σε ακριβή θέση στα σώματα των ζωντανών ποντικών.
Η μελέτη έδειξε ότι το εισαγόμενο γονίδιο παρέμεινε σωστά ενεργοποιημένο σε ποντίκια για τουλάχιστον έξι μήνες. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η τυπική διάρκεια αυτού του τύπου έκφρασης γονιδίων είναι τέσσερις έως έξι εβδομάδες. Το πείραμα σταμάτησε στο εξάμηνο για να μελετήσει τα ποντίκια, αλλά οι επιστήμονες λένε ότι το μήκος της παρατεταμένης γονιδιακής έκφρασης ήταν ισοδύναμο με ένα επίθεμα που θα διαρκούσε τη διάρκεια ζωής των ποντικών.
“Με τα χρόνια, ένα όριο γονιδιακής θεραπείας ήταν η δυσκολία στην επίτευξη μακροχρόνιας γονιδιακής έκφρασης για τη θεραπεία της νόσου”, δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας David T. Curiel, MD, PhD, καθηγητής ογκολογίας ακτινοβολίας και βιολογίας καρκίνου, σε πανεπιστήμιο δελτίο τύπου. “Έχουμε δείξει μακροπρόθεσμη έκφραση γονιδίου που αντιμετωπίζει ανεπάρκεια άλφα-1-αντιτρυψίνης, η οποία είναι η πιο κοινή μορφή κληρονομικού εμφυσήματος. Και τώρα εφαρμόζουμε αυτή την τεχνική στην αιμορροφιλία, μια γενετική κατάσταση στην οποία το αίμα δεν πήζει σωστά “.
Σύμφωνα με το πανεπιστήμιο, οι ιοί έχουν μελετηθεί για τη δυνατότητά τους να παράγουν γονίδιο απευθείας στα κύτταρα για δεκαετίες. Για να γίνει η γονιδιακή θεραπεία, οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει αυτή τη λειτουργία για να επιτρέψουν στους ιούς να παράγουν υγιή γονίδια για να εξουδετερώσουν τις ασθένειες, ενώ παράγουν τους ιούς αβλαβείς. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν έχουν κανέναν έλεγχο για το πού ο ιός εισάγει το γονίδιο στον κώδικα DNA του κυττάρου, αυξάνοντας τον κίνδυνο ανεπιθύμητων μεταλλάξεων, όπως δήλωσε το πανεπιστήμιο.
Η τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR έχει αλλάξει αυτό το επίπεδο ελέγχου. Οι επιστήμονες λένε στον CRISPR ποιο συνδυασμό των “γράμματα” DNA θα αναζητήσει σε ένα κύτταρο και ποια ακολουθία του DNA θα τα αντικαταστήσει ή θα εισάγει σε εκείνη την τοποθεσία. Η πρόκληση που επισημάνθηκε από τους ερευνητές με το CRISPR είναι η μεταφορά του στο σωστό μέρος μέσα στο σώμα.
Ο Curiel και η ομάδα του έχουν συνδυάσει μεθόδους χορήγησης ιών με το CRISPR για να ξεπεράσουν τα όρια και των δύο τεχνικών χρησιμοποιώντας την έρευνα που συγκεντρώθηκε από τις προσπάθειές τους και από εκείνες άλλων ομάδων. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν το αδενοϊό ως όχημα παράδοσης και το CRISPR ως πλοηγό μόλις φτάσει εκεί, εισάγοντας το επιθυμητό γονίδιο σε ένα τμήμα του γονιδιώματος που είναι απίθανο να προκαλέσει προβλήματα.
“Στόχος μας ήταν να προσπεράσουμε αυτούς τους ιούς με το CRISPR σε ένα τμήμα του γονιδιώματος το οποίο ονομάζεται ασφαλές λιμάνι”, δήλωσε ο Curiel, διευθυντής του Κέντρου Βιολογικής Θεραπευτικής της Ιατρικής Σχολής, στην απελευθέρωση. “Αυτά είναι τμήματα της αλληλουχίας του DNA που είναι ήσυχα, απομακρύνονται από πιο ενεργές περιοχές και όπου είναι απίθανο για αυτό το είδος επεξεργασίας να κάνει οτιδήποτε επιβλαβές”.
Σύμφωνα με το πανεπιστήμιο, ο Curiel και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν αδενοϊό, έναν τύπο ιού που μπορεί να προκαλέσει το κοινό κρυολόγημα και έχει αποδειχθεί ότι είναι πιο αποτελεσματικός στη γονιδιακή μεταφορά από άλλους ιούς, ως όχημα παράδοσης για τη μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας και της μακροζωίας της θεραπείας.
Ο Curiel δηλώνει ότι ο αδενο-σχετιζόμενος ιός, ο ιός που χρησιμοποιείται στα πειράματα μυϊκής δυστροφίας, είναι λιγότερο αποτελεσματικός στην παράδοση του φορτίου του από τον αδενοϊό που χρησιμοποιείται στην παρούσα μελέτη.
Η πρόκληση να παράγει και μόνο ικανή να φέρει μια μικρή ποσότητα DNA, αδενο-σχετιζόμενου ιού είναι κατάλληλη για τη διόρθωση αυτού του τύπου μυϊκής δυστροφίας. Ωστόσο, η διόρθωση για τις ελλείψεις ορού αίματος απαιτεί πολύ υψηλότερα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης, σύμφωνα με το πανεπιστήμιο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι διορθωμένες πρωτεΐνες μυών παραμένουν για λίγο, αλλά οι πρωτεΐνες του ορού στο αίμα πρέπει να ανανεώνονται συνεχώς. Ο αδενοϊός επιλέχθηκε για να διατηρήσει αυτή τη συνεχή ανανέωση επειδή μπορεί να μεταφέρει περισσότερο φορτίο, αλλά η ασφάλεια είναι μια ανησυχία για τους ερευνητές.
Το πανεπιστήμιο αναφέρει ότι τα ποντίκια σε αυτή τη μελέτη φαίνονταν υγιή κατά τη διάρκεια του πειράματος, αλλά παραμένουν ερωτήματα σχετικά με τη δυνατότητα μιας ενεργοποιημένης ανοσοαπόκρισης από τον αδενοϊό ή τον μηχανισμό πρωτεΐνης CRISPR, προκαλώντας μια ανοσοαπόκριση.
Επί του παρόντος, ο Curiel και η ομάδα του ερευνούν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα των συνδυασμένων τεχνικών αδενοϊού και CRISPR με έμφαση στη βελτίωση της γονιδιακής θεραπείας για την αιμορροφιλία.