Tutkimus osoittaa lupaavuutta nisäkkään geneettisen sairauden hoidossa sikiön kehityksen aikana raskauden kolmen ensimmäisen kuukauden aikana
A geneettinen häiriö on tila tai sairaus, jonka aiheuttavat epänormaalit muutokset tai mutaatiot henkilön DNA:ssa geenissä. Meidän DNA tarjoaa tarvittavan koodin proteiinien valmistamiseksi, jotka sitten suorittavat suurimman osan kehomme toiminnoista. Vaikka yksi osa DNA:stamme muuttuisi jollain tavalla, siihen liittyvä proteiini ei voi enää suorittaa normaalia toimintaansa. Riippuen siitä, missä tämä muutos tapahtuu, sillä voi olla vain vähän tai ei ollenkaan vaikutusta tai se voi muuttaa soluja niin paljon, että se voi sitten johtaa geneettinen häiriö tai sairaus. Tällaiset muutokset johtuvat virheistä DNA:n replikaatiossa (kaksoistumis) kasvun aikana tai ympäristötekijöistä, elämäntavoista, tupakoinnista ja altistumisesta säteilylle. Tällaiset häiriöt siirtyvät jälkeläisille ja alkavat ilmaantua, kun vauva kehittyy äidin kohdussa, ja siksi niitä kutsutaan "sikiövaurioiksi".
Synnynnäiset epämuodostumat voivat olla vähäisiä tai erittäin vakavia ja voivat vaikuttaa ulkonäköön, elimen toimintaan ja johonkin fyysiseen tai henkiseen kehitykseen. Miljoonia lapsia syntyy vuosittain vakavasti geneettinen ehdot. Nämä viat voidaan havaita raskauden aikana, koska ne ovat ilmeisiä raskauden kolmen ensimmäisen kuukauden aikana, jolloin elimet ovat vielä muodostumassa. Toteamiseen on käytettävissä tekniikka nimeltä lapsivesi geneettinen sikiön poikkeavuuksia testaamalla kohdusta uutettua lapsivettä. Niiden hoitaminen ei kuitenkaan ole mahdollista edes lapsivesitutkimuksella, koska ei ole olemassa vaihtoehtoja tehdä korjauksia ennen vauvan syntymää. Jotkut viat ovat vaarattomia eivätkä vaadi toimenpiteitä, mutta toiset voivat olla vakavia ja vaatia pitkäaikaista hoitoa tai jopa tappaa lapselle. Jotkut viat voidaan korjata pian vauvan syntymän jälkeen – esimerkiksi viikon sisällä – mutta useimmiten se on liian myöhäistä.
Jälkihoito geneettinen tila sikiössä
Ensimmäistä kertaa vallankumouksellista geeninmuokkaustekniikkaa on käytetty parantamaangeneettinen häiriö" hiirillä sikiön kehityksen aikana kohdussa Carnegie Mellonin ja Yalen yliopiston tutkijoiden tutkimuksessa. On hyvin tunnettua, että alkion varhaisen kehityksen aikana (raskauden kolmen ensimmäisen kuukauden aikana) on monia kantasoluja (erilaistumaton solutyyppi, josta voi tulla minkä tahansa tyyppinen solu kypsyessään), jotka jakautuvat nopeasti. Tämä on ajankohtainen ajankohta, jolloin a geneettinen mutaatio, jos se korjataan, vähentäisi mutaation vaikutusta alkion ja sikiön kehitykseen. On olemassa mahdollisuuksia, että vakava geneettinen tila voitaisiin jopa parantaa ja vauva syntyy ilman tahattomia synnynnäisiä epämuodostumia.
Tässä vuonna julkaistussa tutkimuksessa Luonto Viestintä tutkijat ovat käyttäneet peptidinukleiinihappopohjaista geenien muokkaustekniikkaa. Tätä tekniikkaa on käytetty aiemmin beetatalassemian hoitoon – a geneettinen verihäiriö, jossa veressä tuotettu hemoglobiini (HB) alenee huomattavasti, mikä sitten vaikuttaa normaaliin hapen saantiin eri kehon osiin, mikä johtaa vakaviin epänormaaleihin seurauksiin. Tässä tekniikassa luotiin ainutlaatuisia synteettisiä molekyylejä, joita kutsutaan peptidinukleiinihapoiksi (PNA:iksi) (jotka on valmistettu synteettisen proteiinirungon yhdistelmästä DNA:n ja RNA:n kanssa). Sitten nanohiukkasta käytettiin näiden PNA-molekyylien kuljettamiseen yhdessä "terveen ja normaalin" luovuttajan DNA:n kanssa geneettinen mutaatio. PNA:n ja DNA:n kompleksi tunnistaa määrätyn mutaation kohdassa, PNA-molekyyli sitten sitoo mutatoidun tai viallisen DNA:n kaksoiskierteen ja purkaa sen. Lopuksi luovuttajan DNA sitoutuu mutatoituun DNA:han ja automatisoi mekanismin DNA-virheen korjaamiseksi. Tämän tutkimuksen tärkein merkitys on, että se tehtiin sikiölle, joten tutkijoiden oli käytettävä lapsivesitutkimuksen kanssa analogista menetelmää, jossa he laittoivat PNA-kompleksin tiineenä olevien hiirten lapsivesipussiin, joiden sikiöt kantoivat geeni mutaatio, joka aiheuttaa beetatalassemiaa. Yhden PNA-injektion jälkeen 6 prosenttia mutaatioista korjaantui. Näillä hiirillä taudin oireet paranivat, ts. hemoglobiinitasot olivat normaaleilla rajoilla, mikä voitiin tulkita hiirten "parannetuiksi" tilasta. He osoittivat myös lisääntynyttä eloonjäämisprosenttia. Tämä injektio oli hyvin rajallinen, mutta tutkijat toivovat, että jopa suurempi onnistumisprosentti voidaan saavuttaa, jos injektiot tehdään useita kertoja.
Tutkimus on merkityksellinen, koska sivukohteita ei havaittu ja vain haluttu DNA korjattiin. Geenien muokkaustekniikat, kuten CRISPR/Cas9, ovat kuitenkin helpompia käyttää tutkimustarkoituksiin, mutta se on edelleen kiistanalainen, koska se leikkaa DNA:ta ja tekee ulkopuolisia virheitä, koska ne vahingoittavat myös kohdealueen ulkopuolista normaalia DNA:ta. Tämän rajoituksen vuoksi ne eivät sovellu ihanteellisesti hoitojen suunnitteluun. Tämän tekijän huomioon ottaen nykyisessä tutkimuksessa esitetty menetelmä sitoutuu vain kohde-DNA:han ja korjaa sen ja näyttää nollan ulkopuolisia virheitä. Tämä kohdennettu laatu tekee siitä ihanteellisen terapeuttiseen käyttöön. Tällaista menetelmää sen nykyisessä suunnittelussa voitaisiin mahdollisesti käyttää myös muiden sairauksien "parantamiseksi" tulevaisuudessa.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Ricciardi AS et ai. 2018. In utero nanopartikkelien toimitus paikkaspesifiseen genomieditointiin. Luonto Viestintä. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
***
