Osoby, które pragną zmienić swoje geny, mają dobry powód, aby świętować. Naukowcy z powodzeniem zmodyfikowali DNA ludzkich komórek serca i naprawili mutacje powodujące śmiertelną chorobę.
Naukowcy pobrali komórki od pacjentów z DMD i użyli narzędzia do edycji genów CRISPR-Cas9, aby skorygować do 60 procent mutacji wywołujących symptomy DMD. To wystarczyło, aby przywrócić tkankom serca możliwość bicia, tak jak ma to miejsce w przypadku zdrowych serc. Jeśli tylko ta metoda okaże się bezpieczna, pozwoli na trwałe wyleczenie osób z zaburzeniami genetycznymi, które od swoich wczesnych lat życia przykute są do wózka inwalidzkiego.
Dystrofia mięśniowa Duchenne’a
Choroba, o której mowa to, dystrofia mięśniowa Duchenne’a (DMD). Zaburzenie to dotyka śrdenio około jednego na 5000 mężczyzn i powoduje postępujący zanik mięśni szkieletowych i sercowych.
Dystrofia mięśniowa Duchenne’a wywołana jest przez ponad 3000 różnych mutacji w tak zwanym genie dystrofiny. Mutacje zaburzają wytwarzanie dystrofiny białkowej, która jest kluczowym białkiem do tego, aby włókna mięśniowe były mocne i chronione przed urazami. Jest to niezwykle ważne, ponieważ mięśnie szkieletowe i mięśnie sercowe nieustannie kurczą się i rozprężają. Pacjenci z DMD zwykle muszą korzystać z wózka inwalidzkiego w wieku dziecięcym i umierają w wieku nawet 20 paru lat.
„Choroba ta opierała się do tej pory każdej terapii, która była testowana” powiedział Olson. „To naprawdę jedna z tych gorszych”
Modyfikowanie własnego DNA ? Poproszę.
W ciągu ostatnich lat naukowcy wykorzystywali wiele metod edycji genów, aby leczyć bądź całkowicie wyleczyć różne schorzenia genetyczne, takie jak Zespół Huntera czy kardiomiopatię przerostową. Opublikowane w Science Advances badanie zajmuje się kolejną ciężką chorobą o podłożu genetycznym, dając nadzieje, na całkowite wyleczenie z DMD już za kilka lat. Postawiony został kolejny krok naprzód w rozwoju terapii genowych, które modyfikują DNA, aby leczyć przeróżne choroby.
„To bardzo ekscytujący moment, kiedy można naprawiać mutacje w ludzkim DNA, powodujące ciężką chorobę” – mówi autor badań Eric Olson, biolog molekularny z University of Texas Southwestern Medical Center.
CRISPR – Cas9
Użyte w badaniu narzędzie do edycji genów nazywa się CRISPR-Cas9. Metoda opiera się na mechanizmie obronnym bakterii w walce z wirusami poprzez odcinanie fragmentów ich DNA. Naukowcy podpatrzyli ten mechanizm, odkrywając w 2012 roku bardzo skuteczną i tanią metodę edycji genów. Metoda jest na tyle nieskomplikowana, że do jej przeprowadzenia w przyszłości nie będą wymagane zaawansowane stacjonarne laboratoria medyczne.
Komórki pluripotencjalne
W badaniu Olson i jego współpracownicy pobrali próbki krwi od pacjentów z DMD i stworzyli rodzaj komórek, które mogą produkować dowolne typy komórek organizmu, nazywane indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi. Komórki pluripotecjalne zostały następnie przekształcone w komórki mięśnia sercowego, które posiadały mutacje genetyczne odpowiedzialne za DMD. Większość z tych mutacji jest zgrupowanych jedynie w pewnych obszarach genu dystrofiny. Naukowcy wykorzystali CRISPR do skorygowania wadliwych odcinków DNA w obrębie tych punktów. Po modyfikacji, komórki mięśnia sercowego były w stanie zacząć wytwarzać kluczowe białko dystrofiny.
Naukowcy następnie zamieścili te komórki na rusztowaniu, aby zmierzyć, jak dają sobie radę. Technika nie tylko pozwoliła zmodyfikowanym komórkom produkować białko, ale także przywróciła funkcję mięśni, umożliwiając im bicie. To ważne, ponieważ pacjenci z DMD umierają, dlatego że ich serce przestaje się prawidłowo kurczyć, mówi Olson. Naukowcy są przekonani, że ich terapia może uratować nawet do 60 procent pacjentów.
„Jestem zaskoczony, jak prosta i skuteczna okazała się ta metoda” – powiedział Olson. „Wydaje się, że CRISPR wyciął tylko te miejsca DNA, które należało, bez dokonywania niepożądanych zmian”.
Potrzebne są jednak dalsze badania, aby potwierdzić, czy rzeczywiście tak jest. Technika została już z powodzeniem przetestowana na myszach, a także na psach.
„Myszy zostały wyleczone i utrzymują ten stan od ponad roku. Dalej produkują białko dystrofiny i wyglądają bardzo zdrowo” – powiedział Olson.
„Dodatkowo metoda okazała się skuteczna również w przypadku ludzkich komórek na szalce Petriego.”
Trudniej leczyć niż wyleczyć
„To dopiero początek. Zastanawiające jest to, że nie potrafimy leczyć symptomów tej choroby, a udało nam się wyleczyć jej przyczyny. Jeśli wszystko będzie przebiegać sprawnie, z dobrymi wynikami, badania kliniczne będą mogły rozpocząć się w ciągu następnych kilku lat.”
Olson również wspomina, jak jeden jego 25-letni pacjent z DMD podczas badań na własne oczy obserwował jak modyfikowane są jego komórki serca na szalce Petriego:
„Obserwował przez mikroskop jak jego własne komórki produkują białko dystrofiny, które jego ciało nigdy by nie wyprodukowało. To było coś niesamowitego – przełomowy moment”.