Научници са УНСВ Сиднеи-а развили су нови облик ЦРИСПР технологије која би могла учинити генску терапију безбеднијом, а истовремено би решила деценијама дугу дебату о томе како се гени искључују. Истраживање показује да мали хемијски маркери причвршћени за ДНК активно утишавају гене, уместо да се једноставно појављују као безопасни нуспроизводи у неактивним регионима генома.
Годинама су истраживачи постављали питање да ли се метил групе, сићушни хемијски кластери који се скупљају на ДНК, појављују само тамо где су гени већ искључени или су директан узрок супресије гена.
У студији објављеној недавно у Натуре Цоммуницатионсистраживачи са УНСВ-а, који раде са колегама у Дечјој истраживачкој болници Ст Јуде (Мемфис), показали су да уклањање ових хемијских ознака доводи до тога да гени поново постану активни. Када су ознаке поново додате, гени су се поново искључили. Резултати потврђују да метилација ДНК директно контролише активност гена.
„Показали смо веома јасно да ако ишчеткате паучину, ген се појављује“, каже главни аутор студије професор Мерлин Кросли, заменик проректора УНСВ за академски квалитет.
„А када смо додали метил групе назад у гене, они су се поново искључили. Дакле, ова једињења нису паучина – она су сидра.“
Како је ЦРИСПР технологија еволуирала
ЦРИСПР, скраћеница од Цлустеред Регуларли Интерспацед Схорт Палиндромиц Репеатс, представља основу модерне технологије за уређивање гена. Омогућава научницима да лоцирају специфичне секвенце ДНК и изврше циљане промене, често замењујући неисправан генетски код здравим верзијама.
Систем је заснован на природном одбрамбеном механизму који се налази у бактеријама, које користе ЦРИСПР да препознају и пресеку ДНК вируса који нападају.
Ране верзије ЦРИСПР алата радиле су сечењем ДНК да би се онемогућили неисправни гени. Касније верзије су постале прецизније, омогућавајући научницима да исправе појединачна слова у генетском коду. Међутим, оба приступа се ослањају на разбијање ланаца ДНК, што може довести до ненамерних промена и повећати ризик од озбиљних нежељених ефеката.
Најновија верзија, позната као епигенетско уређивање, има другачији приступ. Уместо да сече ДНК, циља на хемијске маркере везане за гене унутар језгра сваке ћелије. Уклањањем метил група из гена који су утишани, истраживачи могу да поврате активност гена без промене основне секвенце ДНК.
Нове могућности за лечење болести српастих ћелија
Тим верује да би овај приступ могао довести до сигурнијег лечења болести повезаних са српастим ћелијама. Ова наследна стања утичу на облик и функцију црвених крвних зрнаца, често изазивајући јак бол, оштећење органа и скраћени животни век.
„Кад год исечете ДНК, постоји ризик од рака. А ако радите генску терапију за доживотну болест, то је лоша врста ризика“, каже проф. Кросли.
„Али ако можемо да урадимо генску терапију која не укључује одсецање ланаца ДНК, онда избегавамо ове потенцијалне замке.
Уместо да сече ДНК, нова техника користи модификовани ЦРИСПР систем за испоруку ензима који уклањају метил групе. Овај процес ослобађа генетске кочнице које држе одређене гене искљученим. Једна од кључних мета је ген за глобин фетуса, који помаже у испоруци кисеоника пре рођења. Реактивација овог гена након рођења могла би помоћи да се заобиђу дефекти у гену глобина одраслих који узрокују болести српастих ћелија.
„О феталном глобинском гену можете размишљати као о точковима за тренирање на дечијем бициклу“, каже проф. Кросли. „Верујемо да их можемо поново натерати да раде код људи којима су потребни нови точкови.“
Шта истраживање показује до сада
До сада су сви експерименти спроведени у лабораторијским условима користећи људске ћелије на УНСВ-у и у Мемфису.
Коаутор студије, професорка Кејт Квинлан, каже да би налази могли имати далекосежне импликације изван болести српастих ћелија. Многа генетска стања укључују гене који су непрописно укључени или искључени, а подешавање метил група може пружити начин да се ти проблеми исправе без оштећења ДНК.
„Узбуђени смо због будућности епигенетског уређивања јер наша студија показује да нам омогућава да појачамо експресију гена без модификације секвенце ДНК. Терапије засноване на овој технологији ће вероватно имати смањен ризик од нежељених негативних ефеката у поређењу са првом или другом генерацијом ЦРИСПР-а“, каже она.
Гледајући унапред, истраживачи описују како би терапија једног дана могла да функционише у пракси. Лекари би сакупљали крвне матичне ћелије пацијента, које производе црвена крвна зрнца. У лабораторији, епигенетско уређивање би се користило за уклањање метилних ознака из гена за глобин фетуса, реактивирајући га. Уређене ћелије би се затим враћале пацијенту, где би се могле настанити у коштаној сржи и почети да производе здравије крвне ћелије.
Следећи кораци у епигенетском уређивању
Истраживачки тимови у УНСВ и Ст Јуде планирају да тестирају приступ на животињским моделима и наставе да истражују додатне алате засноване на ЦРИСПР-у.
„Можда је најважније то што је сада могуће циљати молекуле на појединачне гене“, каже проф. Кросли.
„Овде смо уклонили или додали метил групе, али то је само почетак, постоје друге промене које би неко могао да направи и које би повећале наше способности да мењамо излаз гена у терапеутске и пољопривредне сврхе. Ово је сам почетак новог доба.“
