Studie ukazuje slibnou léčbu genetického onemocnění u savců během vývoje plodu v prvních třech měsících těhotenství
A genetický porucha je stav nebo onemocnění, které je způsobeno abnormálními změnami nebo mutacemi v DNA člověka v genu. Náš DNA poskytuje potřebný kód pro tvorbu bílkovin, které pak plní většinu funkcí v našem těle. I když se jedna část naší DNA nějakým způsobem změní, protein s ní spojený již nemůže vykonávat svou normální funkci. V závislosti na tom, kde k této změně dojde, může mít buď malý nebo žádný účinek, nebo může změnit buňky natolik, že by to mohlo vést k genetický porucha nebo nemoc. Tyto změny jsou způsobeny chybami v replikaci DNA (duplikací) během růstu nebo faktory prostředí, životním stylem, kouřením a vystavením radiaci. Takové poruchy se přenášejí na potomky a začínají se objevovat, když se dítě vyvíjí v děloze matky, a proto se označují jako „vrozené vady“.
Vrozené vady mohou být drobné nebo extrémně závažné a mohou ovlivnit vzhled, funkci orgánu a některé aspekty fyzického nebo duševního vývoje. Ročně se narodí miliony dětí s vážným onemocněním genetický podmínky. Tyto vady lze detekovat během těhotenství, protože jsou patrné během prvních tří měsíců těhotenství, kdy se orgány ještě tvoří. Pro detekci je k dispozici technika zvaná amniocentéza genetický abnormality u plodu testováním plodové vody extrahované z dělohy. Avšak ani při amniocentéze není jejich léčba možná, protože nejsou k dispozici žádné možnosti, jak provést nějaké korekce před narozením dítěte. Některé vady jsou neškodné a nevyžadují žádný zásah, ale některé jiné mohou být vážného charakteru a mohou vyžadovat dlouhodobou léčbu nebo být pro kojence dokonce smrtelné. Některé vady se dají napravit krátce po narození miminka – např. do týdne – ale většinou už je na léčbu pozdě.
Léčení genetický stav u nenarozeného dítěte
Poprvé byla revoluční technika úpravy genů použita k vyléčení tzv.genetický porucha“ u myší během vývoje plodu v děloze ve studii vědců z Carnegie Mellon University a Yale University. Je dobře známo, že během raného vývoje v embryu (během prvních tří měsíců těhotenství) existuje mnoho kmenových buněk (nediferencovaný buněčný typ, který se po zrání může stát jakýmkoli typem buněk), které se rychle dělí. Toto je příslušný časový bod, kdy a genetický mutace, pokud by byla opravena, by snížila dopad mutace na vývoj z embrya na plod. Existuje šance, že závažná genetický tento stav lze dokonce vyléčit a dítě se narodí bez nechtěných vrozených vad.
V této studii publikované v Nature Communications výzkumníci použili techniku úpravy genů na bázi peptidové nukleové kyseliny. Tato technika se již dříve používala k léčbě beta talasémie – a genetický onemocnění krve, při kterém je hemoglobin (HB) produkovaný v krvi značně snížen, což pak ovlivňuje normální zásobování různých částí těla kyslíkem, což vede k vážným abnormálním následkům. Při této technice byly vytvořeny unikátní syntetické molekuly nazývané peptidové nukleové kyseliny (PNA) (vyrobené kombinací syntetického proteinového skeletu s DNA a RNA). Nanočástice pak byly použity k transportu těchto molekul PNA spolu se „zdravou a normální“ donorovou DNA na místo genetický mutace. Komplex PNA a DNA identifikuje určenou mutaci v místě, molekula PNA se poté naváže a rozbalí dvoušroubovici mutované nebo vadné DNA. Nakonec se dárcovská DNA váže s mutovanou DNA a automatizuje mechanismus pro opravu chyby DNA. Hlavním významem této studie je, že byla provedena u plodu, takže vědci museli použít metodu analogickou amniocentéze, kdy vložili komplex PNA do amniového vaku (plodové vody) březích myší, jejichž plody nesly gen mutace, která způsobuje beta talasémii. Po jedné injekci PNA se upravilo 6 procent mutací. Tyto myši vykazovaly zlepšení symptomů onemocnění, tj. hladiny hemoglobinu byly v normálním rozmezí, což by mohlo být interpretováno jako myši „vyléčené“ z tohoto stavu. Prokázali také zvýšenou míru přežití. Tato injekce byla ve velmi omezeném rozsahu, ale výzkumníci doufají, že lze dosáhnout ještě vyšší úspěšnosti, pokud budou injekce provedeny vícekrát.
Studie je relevantní, protože nebyly zaznamenány žádné mimocílové cíle a byla opravena pouze požadovaná DNA. Techniky úpravy genů, jako je CRISPR/Cas9, se sice snáze používají pro výzkumné účely, ale stále jsou kontroverzní, protože řežou DNA a provádějí chyby mimo místo, protože poškozují i normální DNA mimo cíl. Kvůli tomuto omezení nejsou ideálně vhodné pro navrhování terapií. S ohledem na tento faktor se metoda uvedená v současné studii váže pouze na cílovou DNA a opravuje ji a nevykazuje žádné chyby mimo pracoviště. Díky této cílené kvalitě je ideální pro terapeutiku. Taková metoda ve svém současném designu by mohla být také potenciálně použita k „léčení“ jiných stavů v budoucnu.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
Ricciardi AS a kol. 2018. In utero dodání nanočástic pro místně specifickou úpravu genomu. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
***
