Νέα μέθοδος επιδιόρθωσης του γονιδίωματος με τη χρήση του μηχανισμού CRISPR

CRISPR

Η τεχνική επεξεργασίας του γονιδιώματος γνωστή ως CRISPR επιτρέπει στους επιστήμονες να «κόβουν» μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA και να την αντικαθιστούν με μια νέα, προσφέροντας τη δυνατότητα θεραπείας ασθενειών που προκαλούνται από ελαττωματικά γονίδια. Για την υλοποίηση αυτή, οι επιστήμονες πρέπει να βρουν ένα τρόπο για την ασφαλή χρησιμοποίηση της τεχνικής CRISPR για την επιδιόρθωση και αντικατάσταση του αντιγράφου DNA στα ασθενή κύτταρα.

Τώρα ερευνητές από το ΜΙΤ έχουν αναπτύξει ένα τρόπο χρήσης της τεχνικής αυτής πιο αποτελεσματικά από ότι ήταν προηγουμένως δυνατό και επίσης πιστεύουν ότι μπορεί να είναι ασφαλέστερός ο νέος τρόπος αυτός για ανθρώπινη χρήση.

Στη μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Biotechnology, αναφέρουν ότι σε ποντίκια, βρήκαν ότι θα μπορούσαν να διορθώσουν το μεταλλαγμένο γονίδιο που προκαλεί μια σπάνια διαταραχή του ήπατος, σε 6 τοις εκατό των ηπατικών κυττάρων, που είναι αρκετά για να θεραπεύσει τα ποντίκια από την ασθένεια που είναι γνωστή ως τυροσιναιμία.

«Τα ευρήματα αυτά μας ενθουσιάζουν γιατί μας κάνει να σκεφτούμε ότι πρόκειται για ένα σύστημα γονιδιακής επιδιόρθωσης που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία μιας σειράς ασθενειών. Όχι μόνο της τυροσιναιμίας αλλά και πολλές άλλες», αναφέρουν στη μελέτη τους οι ερευνητές.

Η τεχνική CRISPR βασίζεται σε ένα κυτταρικό μηχανισμό που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να υπερασπίσουν τον εαυτό τους από ιογενή λοίμωξη. Οι ερευνητές έχουν ήδη αξιοποιήσει αυτό το σύστημα για τη δημιουργία συμπλέγματα γονιδίων-επεξεργασίας που αποτελούνται από ένα ένζυμο που «κόβει» το DNA και ονομάζεται Cas9 και ένα μικρό RNA που καθοδηγεί το ένζυμο σε μια συγκεκριμένη περιοχή του γονιδιώματος, καθοδηγώντας το Cas9 που θα κάνει τη κοπή του.

Όταν το Cas9 και το μικρό RNA όταν «παραδοθούν» στα κύτταρα στοχεύοντας το ασθενές γονίδιο, ένα ειδικό «κόψιμο» γίνεται στο γονιδίωμα όπου η διεργασία επιδιόρθωσης του DNA ενώνει τα δυο κομμάτια ξανά σε ένα, συχνά διαγράφοντας ένα μικρό μέρος του γονιδιώματος. Ωστόσο όταν ένα διορθωμένο αντίγραφο του γονιδίου «παραδοθεί» επίσης όταν η κοπή γίνεται, η επιδιόρθωση του DNA μπορεί να οδηγήσει σε διόρθωση του ασθενούς γονιδίου, επιδιορθώνοντας μόνιμα το γονιδίωμα.

Σε προηγούμενη τους μελέτη που έγινε το 2014 οι ερευνητές περιέγραψαν την πρώτη χρήση του CRISPR για την επισκευή ενός ασθενούς γονιδίου σε ένα ενήλικο ζώο. Στη μελέτη αυτή, ήταν σε θέση να θεραπεύσουν την τυροσιναιμία σε ποντίκια, ωστόσο η παράδοση του μηχανισμού επιδιόρθωσης απαιτούσε ένεση υψηλής πίεσης, μια μέθοδος που θα μπορούσε να προκαλέσει βλάβες στο ήπαρ.

Στην νέα τους μελέτη οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα συνδυασμό νανοσωματιδίων και ένα ιικό σύστημα απελευθέρωσης για την παράδοση του μηχανισμού επιδιόρθωσης CRISPR. Πρώτα δημιούργησαν ένα νανοσωματίδιο από λιπίδια και αγγελιαφόρο RNA (mRNA) που κωδικοποιεί το ένζυμο Cas9. Τα άλλα δυο συστατικά : το μικρό RNA και το DNA για το διορθωμένο γονίδιο εγκλείστηκαν σε ένα επαναπρογραμματισμένο ιιικό σωματίδιο που βασίζεται σε αδενο-συναφή ιό (AAV).

Οι ερευνητές έγχυσαν πρώτα τον ιό για μια εβδομάδα πριν από τα νανοσωματίδια, δίνοντας τον χρόνο στα ηπατικά κύτταρα να αρχίσουν την παραγωγή του μικρού RNA και του πρότυπου DNA. Όταν στη συνέχεια εγχύθηκαν τα νανοσωματίδια που έφεραν το mRNA κλώνο Cas9, τα κύτταρα άρχισαν να παράγουν την πρωτεΐνη Cas9, αλλά μόνο για λίγες ημέρες, επειδή το mRNA καταστρέφεται τελικά. Αυτός όμως είναι αρκετός τρόπος για να εκτελεστεί η επισκευή αλλά παράλληλα εμποδίζει την παρατεταμένη παρουσία του Cas9 στα κύτταρα όπου δυνητικά μπορεί να διασπάσει άλλα μέρη του γονιδιώματος των κυττάρων.

Με τη νέα μέθοδο αυτή, περίπου το ένα σε 16 κύτταρα είχαν το νέο υγιές γονίδιο, μια βελτίωση 15 φορές περισσότερο από την προηγούμενη μελέτη του 2014. Οι ερευνητές βρήκαν επίσης ότι η νέα προσέγγιση δημιουργεί λιγότερες κοπές γονιδιώματος σε λανθασμένους στόχους από ότι με τη μέθοδο της ενσωμάτωσης της πρωτεΐνης Cas9 στο γονιδίωμα ενός κυττάρου.

Παραπομπές

Η μελέτη – Therapeutic genome editing by combined viral and non-viral delivery of CRISPR system components in vivo

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *