Το UCLA ενισχύει υγιή αντίγραφα γονιδίων για την αντιμετώπιση μεταλλάξεων του αυτισμού

Ερευνητές του UCLA Health χρησιμοποίησαν ένα τροποποιημένο εργαλείο CRISPR για να ενισχύσουν το εναπομείναν υγιές αντίγραφο δύο γονιδίων που συνδέονται με τον αυτισμό σε εργαστηριακά καλλιεργημένα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα. Στα μοντέλα αυτά, η θεραπεία ανέστρεψε ορισμένες από τις κυτταρικές επιπτώσεις των μεταλλάξεων, λειτουργώντας αποκλειστικά στα κύτταρα που έφεραν τη μετάλλαξη. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 13 Νοεμβρίου στο Nature Neuroscience. Πρόκειται για μια πρώιμη απόδειξη της ιδέας σε εργαστηριακό επίπεδο, η οποία υποδεικνύει έναν τρόπο στόχευσης της βιολογίας πίσω από τον αυτισμό αντί για τα συμπτώματά του.nature.com

Ενίσχυση του λειτουργικού αντιγράφου

Η ομάδα, με επικεφαλής τον Daniel Geschwind, μελέτησε τα γονίδια CHD8 και SCN2A. Το CHD8 βοηθά στον έλεγχο άλλων γονιδίων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, ενώ το SCN2A επιτρέπει στους νευρώνες να εκπέμπουν ηλεκτρικά σήματα, σύμφωνα με το UCLA Health. Περίπου το 15% του γενετικού κινδύνου για αυτισμό προέρχεται από νέες, ή de novo, μεταλλάξεις, πολλές από τις οποίες απενεργοποιούν το ένα από τα δύο αντίγραφα ενός γονιδίου, με αποτέλεσμα το κύτταρο να μην παράγει πλέον επαρκή ποσότητα της πρωτεΐνης του γονιδίου.uclahealth.org

Οι ερευνητές δεν τροποποίησαν το ελαττωματικό γονίδιο. Αντίθετα, στόχευσαν με ενεργοποίηση CRISPR τις ενισχυτικές περιοχές (enhancers), τα τμήματα του DNA που λειτουργούν ως διακόπτες ελέγχοντας την ένταση της έκφρασης ενός γονιδίου. Στόχος ήταν η διατήρηση της δραστηριότητας του γονιδίου σε επίπεδα φυσιολογικής ανάπτυξης, αποφεύγοντας την επιβλαβή υπερέκφραση. Η μελέτη αναφέρει ότι ένα καθοδηγητικό RNA που στοχεύει τον ενισχυτή, σε συνδυασμό με το dCas9-p300, αύξησε μέτρια την έκφραση κάθε γονιδίου σε νευρώνες που προέρχονται από βλαστοκύτταρα και σε φλοιώδη οργανοειδή. Ανάλογα με το μοντέλο, αυτό οδήγησε σε μερική ή πλήρη αποκατάσταση των μεταλλαγμένων χαρακτηριστικών.nature.com

Τι άλλαξε στα κύτταρα

Στα οργανοειδή με μετάλλαξη CHD8, η ενίσχυση του υγιούς αντιγράφου επανέφερε το μέγεθος του οργανοειδούς κοντά στο φυσιολογικό, βοήθησε τα κύτταρα να ωριμάσουν και μετέβαλε τη γονιδιακή δραστηριότητα προς τυπικά επίπεδα, σύμφωνα με το UCLA. Στους νευρώνες με μετάλλαξη SCN2A, αποκαταστάθηκε μεγάλο μέρος της φυσιολογικής ηλεκτρικής τους δραστηριότητας, αν και ορισμένες πιο λεπτές ηλεκτρικές ιδιότητες επανήλθαν στο φυσιολογικό μόνο σε συγκεκριμένες κυτταρικές σειρές. Τα υγιή κύτταρα δεν παρουσίασαν αύξηση στη γονιδιακή δραστηριότητα, ενώ τα γειτονικά γονίδια δεν επηρεάστηκαν. Ο χρόνος της θεραπείας έπαιξε επίσης καθοριστικό ρόλο.uclahealth.org

"Αυτό που μας εντυπωσιάζει είναι ότι η προσέγγιση λειτούργησε μόνο στις κυτταρικές σειρές που έφεραν τη μετάλλαξη, αφήνοντας ανέπαφες τις υγιείς κυτταρικές σειρές", δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας George Chen, νυν επίκουρος καθηγητής νευρολογίας στο Children's Hospital Los Angeles, στο δελτίο τύπου του UCLA.newswise.com

Μακρύς δρόμος προς την κλινική πράξη

Οι συγγραφείς τονίζουν ότι όλη η εργασία πραγματοποιήθηκε σε εργαστηριακά μοντέλα και ότι τα αποτελέσματα διέφεραν μεταξύ των κυτταρικών σειρών. Πριν καταστεί δυνατή οποιαδήποτε θεραπεία, θα χρειαστούν καλύτεροι τρόποι για την ασφαλή χορήγηση της θεραπείας στον εγκέφαλο, ενώ θα πρέπει να εξεταστεί αν παραμένει αποτελεσματική μετά το πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο, σημείωσε το UCLA. Επειδή η μέθοδος βασίζεται στην ύπαρξη ενός υγιούς δεύτερου αντιγράφου, η ομάδα εκτιμά ότι θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλες νευροαναπτυξιακές παθήσεις που προκαλούνται από ένα ελαττωματικό αντίγραφο γονιδίου.uclahealth.org

Η μελέτη προστίθεται σε προγενέστερη εργασία πάνω στην ίδια ιδέα. Ξεχωριστή έρευνα στο Nature χρησιμοποίησε ενεργοποίηση CRISPR για την αποκατάσταση χαρακτηριστικών που σχετίζονται με το SCN2A σε ποντίκια και ανθρώπινους νευρώνες.nature.com

"Είμαστε ακόμα πολύ μακριά από την κλινική εφαρμογή", δήλωσε ο Chen, "αλλά αυτά τα ευρήματα προσφέρουν ελπίδα και μας δίνουν μια σαφή κατεύθυνση."