Η μελέτη απόδειξης της ιδέας προωθεί έναν πιθανό νέο τρόπο παροχής γονιδιακής θεραπείας

Ένας διεγερτικός/ανασταλτικός νευρωνικός ανταποκριτής που απεικονίστηκε σε καλλιέργειες νευρώνων ιππόκαμπου αρουραίου. Δημιουργία: Alexi Bygrave, Johns Hopkins Medicine

Οι ερευνητές του Johns Hopkins Medicine λένε ότι έχουν χρησιμοποιήσει με επιτυχία τη φυσική διαδικασία του κυττάρου για την παραγωγή πρωτεϊνών για να «γλιστρήσουν» γενετικές οδηγίες στα κύτταρα και να παράγουν ζωτικές πρωτεΐνες που λείπουν από αυτά τα κύτταρα. Εάν περαιτέρω μελέτες επιβεβαιώσουν τα αποδεικτικά αποτελέσματά τους, οι επιστήμονες μπορεί να έχουν έναν νέο τρόπο να στοχεύουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων για μια ποικιλία διαταραχών που μπορούν να αντιμετωπιστούν με γονιδιακή θεραπεία. Τέτοιες διαταραχές περιλαμβάνουν νευροεκφυλιστικές ασθένειες που επηρεάζουν τον εγκέφαλο, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Αλτσχάιμερ, των τύπων τύφλωσης και ορισμένων μορφών καρκίνου.

Για όσους θέλουν να αναπτύξουν θεραπείες για ασθένειες όπου τα κύτταρα στερούνται συγκεκριμένης πρωτεΐνης, είναι σημαντικό να στοχεύσουν με ακρίβεια κύτταρα που προκαλούν ασθένειες σε οποιαδήποτε δομή, όπως ο εγκέφαλος, για να ενεργοποιήσουν με ασφάλεια τη διαδικασία δημιουργίας συγκεκριμένων γονιδίων, λέει ο Seth Blackshaw. Ph.D., καθηγητής νευροεπιστήμης στο τμήμα νευροεπιστήμης Sol Snyder και μέλος του Cell Engineering Institute στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Johns Hopkins. Οι θεραπείες που δεν στοχεύουν συγκεκριμένα άρρωστα κύτταρα μπορεί να έχουν ανεπιθύμητες επιπτώσεις σε άλλα υγιή κύτταρα, προσθέτει.

Οι δύο μέθοδοι που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για τη διανομή πακέτων πρωτεΐνης στα κύτταρα διαφέρουν ως προς την αποτελεσματικότητά τους σε ζωικά μοντέλα και σε ανθρώπους. «Θέλαμε να αναπτύξουμε ένα εργαλείο για τη μεταγωγή της γονιδιακής έκφρασης που θα ήταν ευρέως χρήσιμο σε προκλινικά και κλινικά μοντέλα», λέει ο Blackshaw.

Μία από τις τρέχουσες μεθόδους αποστολής βιοχημικών πακέτων περιλαμβάνει τους λεγόμενους «μικρούς προαγωγείς» που κατευθύνουν την έκφραση (διαδικασία παραγωγής πρωτεΐνης) συγκεκριμένων τμημάτων του DNA. Αυτή η μέθοδος συχνά αποτυγχάνει να εκφράσει το γονίδιο στον κατάλληλο κυτταρικό τύπο, λέει ο Blackshaw.

Μια άλλη μέθοδος, που ονομάζεται έκφραση γονιδίου με μεσολάβηση ορότυπου, περιλαμβάνει την παροχή εργαλείων που συνδέονται με πρωτεΐνες που καλύπτουν την επιφάνεια ορισμένων τύπων κυττάρων. Ωστόσο, ο Blackshaw λέει ότι τέτοιες μέθοδοι είναι περιορισμένες στην ικανότητά τους να στοχεύουν συγκεκριμένα μόνο έναν τύπο κυττάρου και συχνά δεν λειτουργούν σε ανθρώπους ακόμη και μετά από επιτυχή δοκιμή σε ζωικά μοντέλα.

Η τρέχουσα μελέτη απόδειξης της αρχής, που περιγράφηκε την 1η Οκτωβρίου Επικοινωνία με τη φύσηΈχει τις ρίζες του σε παλαιότερη έρευνα του Johns Hopkins, βοηθού καθηγητή παθολογίας, Jonathan Ling, ο οποίος δημοσίευσε «χάρτες» που δείχνουν πώς οι κυτταρικοί τύποι χρησιμοποιούν εναλλακτικό μάτισμα του αγγελιοφόρου RNA, ενός ξαδέλφου του DNA, για τη δημιουργία γενετικών προτύπων. Ένα σύνολο μεταβαλλόμενων πρωτεϊνών στο κύτταρο αλλάζει ανάλογα με τον τύπο και τη θέση του κυττάρου. Τα κύτταρα συνήθως χρησιμοποιούν εναλλακτικό μάτισμα για να αλλάξουν τους τύπους πρωτεϊνών που μπορεί να παράγει ένα κύτταρο.

Το Laing χαρτογραφεί τα μοτίβα με τα οποία τα κύτταρα αποκόπτουν τα ιντρόνια, ή εξωτερικά μέρη του αγγελιοφόρου RNA, αφήνοντας μόνο τα πληροφοριακά μέρη του γενετικού υλικού ή τα εξόνια, που στην πραγματικότητα εκφράζουν ή παράγουν πρωτεΐνες.

Ωστόσο, τα εσώνια είναι συνήθως πολύ μεγάλα – μερικές φορές εκατομμύρια ζεύγη βάσεων είναι μακρά και πολύ μεγάλα για να συσκευαστούν σε διαθέσιμα σήμερα συστήματα παροχής γονιδιακής έκφρασης. Ο Ling διαπίστωσε ότι περίπου το 20 τοις εκατό των εναλλακτικών μοτίβων ματίσματος περιείχαν τμήματα DNA ιντρονίων που ήταν αρκετά μικρά ώστε να συσκευαστούν στα συστήματα μεταφοράς γονιδιακής έκφρασης που ήθελε να δοκιμάσει ο Blackshaw.

Ευτυχώς, για τους σκοπούς τους, τα μοτίβα εναλλακτικής ματίσματος στο DNA ποντικού και ανθρώπου ήταν παρόμοια, και επομένως δυνητικά εφαρμόσιμα για προκλινική έρευνα και κλινική χρήση.

Ο Blackshaw και ο Ling, μαζί με τον τότε μεταδιδακτορικό συνεργάτη Alexi Bygrave, τώρα επίκουρο καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Tufts, δημιούργησαν πακέτα εναλλακτικού αγγελιοφόρου RNA που θα μπορούσαν να παραδοθούν στα κύτταρα μέσω ενός καλοήθους ιού. Ονόμασαν τα πακέτα SLED, για Linked Expression Design.

Όταν το πακέτο ολισθαίνει σε ένα κελί, ανοίγει εκεί. Επειδή το σύστημα SLED δεν είναι φυσικά ενσωματωμένο στο γονιδίωμα, η ερευνητική ομάδα πρόσθεσε γενετικούς «κωδικοποιητές» που θα πυροδοτούσαν την παραγωγή πρωτεΐνης από το συσκευασμένο προϊόν SLED.

Οι ερευνητές του Johns Hopkins Medicine κατασκεύασαν συστήματα SLED για διεγερτικούς νευρώνες και φωτοϋποδοχείς που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο και κατάφεραν να παράγουν πρωτεΐνες αποκλειστικά σε αυτούς τους τύπους κυττάρων περίπου το μισό χρόνο. Τα τρέχοντα συστήματα mini-promoter συνήθως λαμβάνουν πρωτεΐνες στη σωστή θέση περίπου στο 5% του χρόνου.

Η ομάδα έκανε επίσης ένεση σε ποντίκια με δέσμες SLED με φωτοϋποδοχείς στον αμφιβληστροειδή που δεν διαθέτουν λειτουργικό γονίδιο PRPH2, το οποίο προκαλεί μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα, μια ασθένεια που επηρεάζει τον αμφιβληστροειδή. Η ομάδα βρήκε στοιχεία ότι οι δέσμες SLED διεγείρουν την παραγωγή πρωτεϊνών PRPH2 στους φωτοϋποδοχείς των ποντικών που υποβλήθηκαν σε θεραπεία.

Σε ανθρώπινα οφθαλμικά μελανώματα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο, οι επιστήμονες παρέδωσαν τα πακέτα SLED μόνο σε κύτταρα μελανώματος που δεν διαθέτουν το γονίδιο SF3B1. Το πακέτο SLED απελευθέρωσε την πρωτεΐνη που παράγει RNA που προκάλεσε τον θάνατο των κυττάρων του μελανώματος.

Ο Blackshaw λέει ότι το καλύτερο δυναμικό του συστήματος SLED μπορεί να είναι σε συνδυασμό με άλλα συστήματα παράδοσης γονιδίων και το εργαστήριό του ψάχνει τρόπους να συρρικνώσει τα ιντρόνια για να φιλοξενήσει μεγαλύτερα ιντρόνια σε συστήματα SLED.

Η Blackshaw και η Ling υπέβαλαν αίτηση για διπλώματα ευρεσιτεχνίας που σχετίζονται με την τεχνολογία SLED.


Οδικός χάρτης ανάπτυξης βλαστοκυττάρων


περισσότερες πληροφορίες:
Jonathan P. Ling et al., Cell-specific Regulation of gene expression using splicing-dependent frameshifting, Επικοινωνία με τη φύση (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33523-2

Παρουσιάστηκε από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Johns Hopkins

προσφορά: Η μελέτη απόδειξης της ιδέας προάγει πιθανή νέα μέθοδο για την παροχή γονιδιακής θεραπείας (2022, 27 Οκτωβρίου) Ανακτήθηκε στις 29 Οκτωβρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-10-proof-of-concept-advances-potential – έχει αποκατασταθεί. Γονιδιακή θεραπεία.html

Αυτό το φύλλο ή έγγραφο ή γραπτό καλύπτεται από τη νομοθεσία περί πνευματικών δικαιωμάτων. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Αυτό το περιεχόμενο δημιουργείται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

Leave a Comment