Τροποποιημένο μοριακό «ψαλίδι» εναντίον σοβαρών νόσων

Ανίατες νόσοι όπως ο διαβήτης και η μυϊκή δυστροφία ίσως στο μέλλον μπορούν να ιαθούν χάρη σε ένα νέο «εργαλείο» επεξεργασίας του γονιδιώματος το οποίο έχει σχεδιαστεί ώστε να αυξάνει κατά βούληση τη δραστηριότητα των γονιδίων.

Η τεχνική αυτή αποτελεί μια καινούργια εκδοχή του μοριακού «ψαλιδιού» Crispr. Η συμβατική μέθοδος Crispr «κόβει» το DNA σε συγκεκριμένες θέσεις στο γονιδίωμα προκειμένου να αποσιωπηθούν ελαττωματικά γονίδια. Η τροποποιημένη εκδοχή της «ανεβάζει την ένταση» της δραστηριότητας επιλεγμένων γονιδίων. Με τον τρόπο αυτόν οι επιστήμονες μπορούν να υπερπηδήσουν τον σκόπελο της επεξεργασίας λανθασμένων γονιδίων, κάτι που αποτελεί μια από τις κύριες ανησυχίες σε ό,τι αφορά την ασφάλεια εφαρμογής της τεχνικής Crispr στην κλινική πράξη.

«Το «κόψιμο» του DNA ανοίγει την πόρτα στην εισαγωγή νέων μεταλλάξεων» εξήγησε ο Χουάν Κάρλος Ισπίσουα Μπελμόντε, επικεφαλής της ομάδας που ανέπτυξε την τροποποιημένη μέθοδο Crispr στο Ινστιτούτο Salk στη Λα Χόγια της Καλιφόρνιας. «Πρόκειται για ένα μόνιμο πρόβλημα σε ό,τι αφορά το Crispr ή οποιοδήποτε άλλο «εργαλείο» που κόβει το DNA –υπάρχει η πιθανότητα το κύτταρο μετά να εισαγάγει επιβλαβή λάθη».

Η τεχνική Crispr είναι ήδη άκρως αγαπητή στους ερευνητές του πεδίου της βιοϊατρικής χάρη στην ευκολία της αλλά και στην ακρίβειά της σε ό,τι αφορά την επεξεργασία του γενετικού κώδικα. Το Crispr είναι ένα μόριο-οδηγός από RNA το οποίο επιτρέπει τη στόχευση συγκεκριμένης θέσης στο γονιδίωμα. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με ένα βακτηριακό ένζυμο, το Cas9, το οποίο λειτουργεί ως μοριακό ψαλίδι, κόβοντας το DNA στο ακριβές σημείο που επιθυμούν οι επιστήμονες.

Στη νέα εκδοχή της τεχνικής, χρησιμοποιείται πάλι ο «οδηγός» Crispr. Ωστόσο, αντί να κόβει το γονιδίωμα, το ένζυμο Cas9 «αγκιστρώνεται» επάνω του. Το νέο «πακέτο» περιλαμβάνει επίσης ένα μόριο το οποίο είναι… ζευγάρι με το Cas9: το μόριο αυτό «ανάβει» οποιοδήποτε γονίδιο στο οποίο προσδένεται.

Η καινούργια μελέτη σχετικά με την τεχνική η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Cell» δείχνει πώς η συγκεκριμένη στρατηγική μπορεί να εφαρμοστεί ενάντια σε πολλές και διαφορετικές σοβαρές νόσους.

Η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι ποντίκια με μια «εκδοχή» μυϊκής δυστροφίας που υποβλήθηκαν στη νέα τεχνική ανέκτησαν μυϊκή δύναμη. Η μυϊκή δυστροφία που οδηγεί σε καταστροφή του μυϊκού συστήματος προκαλείται εξαιτίας μετάλλαξης στο γονίδιο που κωδικοποιεί την παραγωγή της δυστροφίνης, μιας πρωτεΐνης που εντοπίζεται στις μυϊκές ίνες. Οι επιστήμονες, αντί να αντικαταστήσουν το ελαττωματικό αυτό γονίδιο με ένα υγιές (όπως θα συνέβαινε με τη συμβατική εκδοχή της Crispr), αύξησαν τη δραστηριότητα ενός άλλου γονιδίου που κωδικοποιεί την παραγωγή μιας άλλης πρωτεΐνης, της ουτροφίνης, η οποία είναι πολύ παρόμοια με τη δυστροφίνη και μπορεί να αντισταθμίσει την έλλειψή της.

«Δεν επιδιορθώνουμε το ελαττωματικό γονίδιο, η μετάλλαξη συνεχίζει να υπάρχει» είπε ο δρ Μπελμόντε και προσέθεσε: «Αντί για αυτό, στα ποντίκια αυξάνουμε τη δραστηριότητα άλλων γονιδίων στο ίδιο μονοπάτι, κάτι που είναι αρκετό ώστε να ανακτήσουν τα πειραματόζωα τη μυϊκή λειτουργία τους».

Σε ένα δεύτερο πείραμα που διεξήχθη σε ποντίκια με μια γενετική νεφρική διαταραχή, η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι μπορεί να αποκατασταθεί η φυσιολογική νεφρική λειτουργία. Οι επιστήμονες του Salk κατάφεραν επίσης να μετατρέψουν ορισμένα ηπατικά κύτταρα σε κύτταρα που έμοιαζαν με β-κύτταρα –πρόκειται για τα κύτταρα εκείνα του παγκρέατος που παράγουν την ορμόνη-«κλειδί» για τον διαβήτη ινσουλίνη.

Η εργασία αυτή είναι άκρως εντυπωσιακή από τεχνικής απόψεως, ωστόσο θα χρειαστεί πολλή βελτίωση ώστε να είναι ασφαλής για χρήση σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, παραδέχθηκε ο δρ Μπελμόντε.

Σημείωσε πάντως ότι μελλοντικά η μέθοδος ίσως προσφέρει και αναστροφή των «δεινών» που επιφέρει η γήρανση. «Στόχος μας είναι να επανενεργοποιήσουμε γονίδια που αποσιωπούνται λόγω της γήρανσης ή να χρησιμοποιήσουμε αυτό το σύστημα για να ξαναγεμίσουμε τις αποθήκες ενηλίκων βλαστικών κυττάρων τα οποία προάγουν την αναγέννηση των ιστών και χάνονται με την πάροδο του χρόνου».