Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κάρνεγκι Μέλον και του Πανεπιστημίου Γέιλ χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά τεχνική επεξεργασίας του γονιδιώματος προκειμένου να θεραπεύσουν γενετική διαταραχή σε έμβρυο ποντικού ενόσω εκείνο βρισκόταν στη μήτρα. Τα ευρήματα που δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Nature Communications» δείχνουν μια νέα υποσχόμενη οδό για τη θεραπεία γενετικών νοσημάτων κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης και πριν από τη γέννηση.
Εκατομμύρια παιδιά με γενετικές διαταραχές
Εκτιμάται ότι περί τα οκτώ εκατομμύρια παιδιά γεννιούνται κάθε χρόνο με σοβαρές γενετικές διαταραχές ή συγγενείς ανωμαλίες. Αρκετά γενετικά νοσήματα μπορούν να ανιχνευθούν κατά τη διάρκεια της κύησης μέσω της αμνιοπαρακέντησης, ωστόσο σήμερα δεν υπάρχουν θεραπευτικές επιλογές για «επιδιόρθωση» αυτών των προβλημάτων πριν από τη γέννηση του παιδιού.
«Στην αρχή της εμβρυϊκής ανάπτυξης υπάρχουν πολλά βλαστικά κύτταρα που διαιρούνται με πολύ ταχείς ρυθμούς. Αν καταφέρουμε να παρεμβαίνουμε και να διορθώνουμε γενετικές μεταλλάξεις σε αυτή τη φάση θα μπορούμε να μειώσουμε σημαντικά την επίδραση της εκάστοτε μετάλλαξης στην ανάπτυξη του εμβρύου ή ακόμη και να θεραπεύσουμε την εκάστοτε γενετική διαταραχή» ανέφερε ο Ντάνιθ Λι, καθηγητής Χημείας στο Κολέγιο Επιστήμης Μέλον του Κάρνεγκι Μέλον.
Η τεχνική ΡΝΑ
Στο πλαίσιο της μελέτης οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική επεξεργασίας του γονιδιώματος η οποία βασίζεται σε πεπτιδικά νουκλεϊκά οξέα (PNA) για τη θεραπεία της β-θαλασσαιμίας, μιας γενετικής διαταραχής του αίματος η οποία οδηγεί σε μείωση της παραγωγής αιμοσφαιρίνης. Την ίδια τεχνική η ερευνητική ομάδα είχε εφαρμόσει στο παρελθόν και για θεραπεία της β-θαλασσαιμίας σε ενήλικα ποντίκια.
Τα PNA είναι συνθετικά μόρια τα οποία συνδυάζουν μια συνθετική πρωτεΐνη με τις νουκλεοτιδικές βάσεις που εντοπίζονται στο DNA και στο RNA. Η τεχνική των ερευνητών από τα δύο αμερικανικά πανεπιστήμια αφορά χρήση ενός νανοσωματιδίου που έχει εγκριθεί από την αρμόδια Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) για μεταφορά μορίων ΡΝΑ «ζευγαρωμένων» με DNA δότη στο σημείο της γενετικής μετάλλαξης. Όταν το «ζευγάρι» PNA-DNA εντοπίζει την επίμαχη μετάλλαξη το μόριο ΡΝΑ προσδένεται στο DNA και διαχωρίζει τις δύο έλικές του. Τότε το DNA του δότη προσδένεται στο ελαττωματικό DNA και θέτει σε λειτουργία τα μονοπάτια επιδιόρθωσης του κυτταρικού DNA.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια τεχνική παρόμοια με την αμνιοπαρακέντηση για να εγχύσουν το «σύμπλεγμα» ΡΝΑ-DNA στο αμνιακό υγρό έγκυων ποντικιών των οποίων τα έμβρυα έφεραν μια μετάλλαξη στο γονίδιο της β-σφαιρίνης που προκαλεί τη β-θαλασσαιμία.
Επιδιόρθωση με μια μόνο έγχυση
Όπως φάνηκε, με μια μόνο έγχυση διορθώθηκε το 6% των μεταλλάξεων. Μπορεί το ποσοστό να φαίνεται μικρό αλλά ήταν αρκετό για να οδηγήσει σε πολύ μεγάλες βελτιώσεις των συμπτωμάτων των πειραματοζώων – τόσο μεγάλες ώστε τα ποντίκια να θεωρούνται θεραπευμένα. Τα ποντικάκια που γεννήθηκαν μετά την παρέμβαση εμφάνιζαν επίπεδα αιμοσφαιρίνης εντός των φυσιολογικών ορίων, μικρότερη διόγκωση του σπλήνα και αυξημένα ποσοστά επιβίωσης.
Οι ερευνητές σημείωσαν επίσης ότι η θεραπεία ήταν πλήρως στοχευμένη, γεγονός πολύ σημαντικό το οποίο της δίνει το προβάδισμα έναντι άλλων τεχνικών επεξεργασίας του γονιδιώματος όπως το διάσημο πλέον μοριακό ψαλίδι CRISPR/Cas9, το οποίο έχει φανεί ότι μπορεί να ξεφύγει από τον στόχο του και να καταστρέψει και υγιές DNA. «To CRISPR είναι πολύ ευκολότερο στη χρήση, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για εργαστηριακή έρευνα. Ωστόσο κάνει λάθη χτυπώντας σημεία εκτός του στόχου, κάτι που δημιουργεί περιορισμούς στη χρήση του σε ασθενείς» ανέφερε ο καθηγητής Λι και προσέθεσε: «Η τεχνική PNA δεν κόβει το DNA, απλώς προσδένεται σε αυτό και επιδιορθώνει τα λάθη. Εξετάσαμε 50 εκατομμύρια δείγματα και δεν εντοπίσαμε ούτε ένα λάθος εκτός στόχου με τη χρήση της τεχνικής PNA».
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η μέθοδός τους μπορεί να έχει ακόμη μεγαλύτερα ποσοστά επιτυχίας αν την εφαρμόσουν περισσότερες από μία φορές κατά τη διάρκεια της κύησης. Σχεδιάζουν επίσης να διερευνήσουν αν μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμη και ενάντια σε άλλες νόσους.
