Sirppisolutauti on heikentävä. Viallisen geneettisen koodin vuoksi punasolut muuttuvat pyöreistä ja täyteläisiksi rosoisiksi hirviöiksi, jotka raaputtavat ja puhkaisevat verisuonia. Ajan myötä oireet lisääntyvät ja lopulta vahingoittavat tärkeitä elimiä, kuten maksaa, sydäntä ja munuaisia.

Sairaus oli parantumaton - kunnes geenien muokkaus tuli voimaan.

Vuonna 2020, läpimurtoteknologiaa CRISPR:ää käyttänyt paransi sairauden oireita kuudella potilaalla vähintään puolen vuoden ajan. Se oli vaikea matka: tutkijat poistivat vialliset veren kantasolut ja estivät geneettisen kytkimen käytöstä, jotta ne olisivat terveitä. Potilaat saivat sitten suuren annoksen kemoterapiaa tuhotakseen sairaat solut ja tehdäkseen tilaa muokatuille solusiirroille. Tarinalla oli onnellinen loppu: muokattujen solujen infuusion jälkeen yksi teini saattoi mennä uimaan ystäviensä kanssa ilman kipua ja nauttia elämästä lapsena.

Hallmark-pääte ei kuitenkaan ole kaikkien saatavilla. Vaikka se on elämää muuttava ja tehokas, "ex vivo" - kehon ulkopuolella -menettely voi hyödyttää vain muutamia onnekkaita. Se on työlästä, monimutkaista ja erittäin kallista.

Voimmeko tuoda samanlaisen kohtelun massoihin?

Mukaan uusi tutkimus, vastaus on alustavasti kyllä. Pennsylvanian yliopiston tiimi loi yhden laukauksen lataamalla geeninmuokkaustyökaluja nanomittakaavaisiin rasvapilkkuihin, joka ohjelmoi suoraan hiirten luuytimessä olevat vialliset verisolut.

Käyttämällä samanlaista strategiaa he suunnittelivat myös näppärän tavan tappaa olemassa olevia sairaita soluja ilman myrkyllistä kemoterapiaa.

"Minuun todella vaikutti se, vittu kuinka tehokas se on" sanoi Tri Paula Cannon Etelä-Kalifornian yliopistosta, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.

Suoraan ytimeen

Geneettiset verihäiriöt ovat julmia. Sirppisolutauti lukuun ottamatta muut, kuten beetatalassemia, vähentävät punasolujen kykyä kuljettaa happea, mikä johtaa vakavaan anemiaan, heikkouteen ja lisääntyneeseen verihyytymien kehittymisriskiin.

Kaikki verisolut ovat peräisin luuytimen sisällä olevasta kantasolupesästä. Nämä hematopoieettisiksi kantasoluiksi kutsutut sotilaat jakautuvat läpi elämän, eivät vain kirjaimellisesti anna meille verta, vaan myös rakentavat soluarmeijan immuunijärjestelmää varten.

Klassinen lähestymistapa verisairauksien hoitoon on luuytimensiirto, jossa sairaat solut korvataan kokonaan terveillä luovuttajilla. Valitettavasti sopivan luovuttajan löytäminen on kuin lottovoitto – edes perheenjäsenillä ei ehkä ole immuuniprofiilia, joka minimoi mahdollisesti hengenvaarallisen hylkäämisen.

CRISPR:n ansiosta potilailla on nykyään toinen vaihtoehto: geeniterapia. Täällä potilaan kantasolut poistetaan luuytimestä ja muokataan geneettisten virheiden korjaamiseksi. Seuraava vaihe on "hoito", joka käyttää kemoterapiaa tai säteilyä potilaan kantasolujen pyyhkimiseen pois, mikä tekee tilaa geneettisesti muokatuille kantasoluille. Se on uuvuttava toimenpide, ja sillä voi mahdollisesti olla kauheita sivuvaikutuksia, kuten hedelmättömyys tai syöpä DNA:n vahingoittumisesta.

Ei ole epäilystäkään siitä, että geeniterapia toimii. Voimmeko yksinkertaistaa sen yhdeksi pistokseksi käsivarteen?

Rasvainen ratkaisu

Ryhmän inspiraationa tuli Covid-19-rokotteet.

Teknologian ytimessä ovat pienet rasvamöyhkyt, joita kutsutaan lipidinanohiukkasiksi. Ne kapseloivat lähetti-RNA:ta (mRNA), joka ohjaa soluja valmistamaan proteiineja. Kuvittelen sen nyytinä: vaihtamalla sisäinen mRNA:n "täyttö" on mahdollista kapseloida laaja valikoima ja erilaisia ​​geneettistä materiaalia. Kun täyte on päässyt kehoon, se roiskuu ulos ja kehottaa solua valmistamaan kyseistä proteiinia – esimerkiksi piikkiproteiinia Covid-19-rokotteisiin tai mutatoidun proteiinin normaaleja versioita verisairauksien hoitoon.

Se ei ole niin helppoa. Tavoitteena on, että rasvatilkut muodostavat linjan luuytimeen, mutta ne kerääntyvät luonnollisesti maksaan. Kiertokeinona ryhmä lisäsi nanopartikkelin pintaan ylimääräisen proteiinin, nimeltään anti-CD117, veren kantasolujen kohdistuslaitteena.

Ensimmäisenä todisteena konseptista tiimi latasi lipidipalloihin mRNA:ta, joka koodaa proteiinia, joka hohtaa kirkkaasti pimeässä. Sitten he levittivät hiirten veren kantasoluja ja koko luuytimen petrimaljaan nanopalloilla. Kuten odotettiin, verrattuna lipidinanohiukkasiin, joissa ei ollut ulkoista proteiinikoristetta, pallot ryntäsivät kohteisiinsa ja vapauttivat mRNA-sisältönsä, mikä sai solut hehkumaan pimeässä.

Mutta todellinen testi oli elävissä isännissä. Ryhmä injektoi nanopartikkeleita hiiriin, joita oli geneettisesti muokattu "raportoimaan" tietyn tyyppisen geenien muokkauksen tuloksista – periaatteessa, jos se toimisi, solut hehkuisivat kirkkaan punaisena. Vaikka jotkut läiskät päätyivät maksaan, monet asettuivat luuytimeen ja vapauttivat lastinsa. Kaiken kaikkiaan yli 50 prosenttia veren kantasoluista muuttui punaisiksi.

Se ei ehkä vaikuta vaikuttavalta, mutta tiimin mukaan editoinnin taso riittää monentyyppisten verisairauksien hoitoon.

Helppoja hyvästit

Luuytimen muokkaaminen terveille soluille tilaa on välttämätön osa hoitoa. Seuraavana askeleena tiimi testasi vaihtoehtoa kemoterapialle suunnittelemillaan nanohiukkasilla.

Solut kuolevat luonnollisesti. Prosessi, jota kutsutaan apoptoosiksi – kreikan sana, joka tarkoittaa lempeää "lehden putoamista" - poistaa vahingoittuneet solut eläkkeelle, jotta keho pysyy terveenä. Apoptoosi on tiukasti säädelty prosessi, jossa on useita proteiinilaukaisijoita ja estäjiä.

Täällä tutkijat löysivät laukaisijan apoptoosille ja pakkasivat sen geneettisen koodin mRNA:ksi nanohiukkasten sisään - pohjimmiltaan "itsetuhoava" -painike. Kuusi päivää hiiriin injektion jälkeen hoito pyyhki pois osan heidän veren kantasoluistaan. Vaikka taso ei ole täydellinen, se on samalla tasolla kuin joidenkin verisairauksien korjaamiseen tarvittava kuntoutustaso.

Geenimanipuloidut solut, jotka "korvaavat vain osan" luuytimessä olevista veren kantasoluista, "voisivat tarjota huomattavaa hyötyä monissa sairauksissa", tohtori sanoi. Samuele Farrari ja Luigi Naldini Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientificossa Italiassa, jotka eivät olleet mukana tutkimuksessa. He sanoivat, että geeniterapia voisi olla "muuttava" verisairauksille.

Paradigman muutos

Tutkimus ei ole ensimmäinen, joka tutkii yhtäkään verisairauksia.

Aiemmin huhtikuussa, toinen joukkue käytti viruksen kantajaa, josta oli poistettu sairauksia aiheuttavat geenit, CRISPR-editorien siirtämiseen sirppisolusairautta sairastaviin hiiriin. Keskimäärin 43 prosenttia vaurioituneista soluista korvattiin terveillä. Huono puoli? Vaikka viruksen kantajat ovat tehokkaita, ne lisäävät joskus immuunivasteen riskiä, ​​mikä saa tutkijat tutkimaan rasvananohiukkasia vaihtoehtoisena kuljetusvälineenä.

Pääkysymys on, toimiiko se?

Toistaiseksi ainoa vastaus tulee kokeesta, jossa käytettiin neljältä sirppisolusairautta sairastavalta ihmiseltä eristettyjä soluja. Säätämällä nanopartikkelin "täyttöä" tiimi kehitti CRISPR-perusmuokkausjärjestelmän – vaihtamalla yhden geneettisen kirjaimen toisella –, joka kohdistuu sirppisolumutaation lähteeseen. Hoito lisäsi pyöreitä ja terveitä punasoluja ja alensi sairaita, niin että hoidetuissa soluissa oli lähes täydellinen terveiden proteiinien taso.

Tohtori Hans-Peter Kiemille Washingtonin yliopistosta, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, tulokset ovat "erittäin kiehtovaa ja jännittävää"

Ryhmä työskentelee testatakseen näitä nanopartikkeleita sirppisolusairauden hiirimalleissa. Sillä välin monet mahdolliset kompastuskivet kaipaavat silitystä.

Ensinnäkin annostus ja turvallisuus. Koska suuri määrä terapiaa päätyy maksaan huolimatta kotiutuvista proteiineista, se voi vahingoittaa elintä suurilla annoksilla.

Toinen huolenaihe on spesifisyys, koska rasvatilkut voisivat vaeltaa muihin kudoksiin saman proteiinikohteen kanssa. Sitten on kysymys siitä, kuinka hyvin suunnitellut siirteet kestävät ja kuinka ne mahdollisesti mutatoituvat tai kehittyvät kehon sisällä.

Kaiken kaikkiaan ihmiset ovat optimistisia. Vaikka se "vie enemmän aikaa", sanoi Tri Daniel Anderson MIT:stä, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, "Olen varma, että tämäntyyppiset lähestymistavat johtavat ihmisterapioihin."

Kuva pistetilanne: Narupon Promvichai / Pixabay

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2023/08/01/a-new-gene-therapy-aims-to-cure-blood-disorders-with-just-one-shot/