Oprava chyb v DNA: Nová naděje pro genetické onemocnění
Oprava chyb v DNA může být klíčová pro léčbu mnoha závažných dědičných onemocnění. Některé z těchto chyb, známé jako bezsmyslové mutace, způsobují, že buňka přestává vyrábět důležité proteiny předčasně, což vede k zdravotním problémům.
Tým výzkumníků z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Harvardovy univerzity a dalších institucí v USA vyvinul nástroj zvaný PERT, který umožňuje buňkám překonat tuto chybnou signál a znovu produkovat kompletní proteiny. Výsledky byly publikovány v časopise Nature, kde prokázaly svou účinnost v pěstovaných lidských buňkách a na laboratorních myších.
Tento pokrok vedl jeden z pionýrů v oblasti genetického inženýrství, vědec David Liu, spolu se specialisty z Merkin Institute for Transformative Technologies in Health, Broad Institute of Harvard and MIT, Department of Chemistry and Chemical Biology a Howard Hughes Medical Institute. Také se vyzvali výzkumníci z Department of Clinical Veterinary Sciences a Department of Pediatrics na University of Minnesota.
Neurolog Marcelo Kauffman, výzkumník z Conicetu a vedoucí Neurogenetické jednotky v nemocnici Ramos Mejía v Buenos Aires, komentoval práci publikovanou v Nature: „Pokud tato technika genetického inženýrství dokončí celý proces preklinického a klinického vývoje a může se nakonec implementovat do klinické praxe, mohla by být také použita u pacientů v Latinské Americe.“
Jeho použití však přímo závisí na tom, „zda je mutační mechanismus onemocnění každého pacienta léčitelný terapiemi na základě návrhů autorů studie.“ Kauffman také dodal, že užitečnost PERT „je globální a závisí na biologii onemocnění, nikoli na geografické poloze, za předpokladu, že budou překonány překážky přístupnosti a nákladů.“
Co jsou bezsmyslové mutace
Bezsmyslové mutace jsou chyby, které se v DNA objevují a blokují proces výroby proteinů předčasně. Když k tomu dojde, buňka ztrácí svou kompletní funkci a mohou se aktivovat závažná dědičná onemocnění. Přibližně čtvrtina těchto poruch je způsobena tímto specifickým typem genetické mutace.
Současné terapie vyžadují individuální přístup pro každého pacienta, což ztěžuje a zvyšuje náklady na přístup k novým řešením. Skupina vědců z USA se snažila vytvořit strategii pro léčbu různých onemocnění vzniklých tímto typem chyby v DNA. Cílem bylo pomoci buňce ignorovat předčasnou signál o zastavení a dokončit výrobu proteinu.
Jak funguje PERT: genetické inženýrství a přenosová RNA
Tecnika PERT zavádí do buněk gen, který umožňuje výrobu supresorové přenosové RNA, molekuly navržené tak, aby buňce umožnila dokončit protein navzdory chybě. Metoda kombinuje genetické inženýrství a syntetickou RNA, aby se vyhnula překážce, kterou spôsobuje bezsmyslová mutace.
Tým testoval PERT na lidských buňkách postižených nemocemi, jako jsou cystická fibróza, Battenova choroba, Tay-Sachs a Niemann-Pick, a podařilo se jim obnovit výrobu částí funkčního proteinu. Nástroj byl také testován na myších s genetickou poruchou podobnou té, která způsobuje syndrom Hurler, který způsobuje závažné poškození orgánů a tkání. Po léčbě se zdraví myší zlepšilo a jejich organismus začal produkovat až 7,6 % proteinu, který by normálně potřebovaly.
Na rozdíl od předchozích technik PERT nepoužívá viry ani nanočástice, které vyžadují několik aplikací a mohou způsobit vedlejší účinky. Přímé genetické inženýrství umožňuje naprogramovat buňku jednou intervencí, aby dlouhodobě produkovala protein. Tým Davida Liua již vyvíjí nové verze supresorové RNA, které mají být přizpůsobeny různým orgánům a typům mutací.
Limity, varování a budoucnost pokroku
Zkoumání ukázalo, že PERT potřebuje ještě více experimentů před tím, než bude použito na lidech. Každé onemocnění vyžaduje možná svou vlastní variantu supresorové RNA, kromě úpravy dávek a bezpečnosti v závislosti na ošetřovaném orgánu.
Jednou z výhod PERT je, že s správným vložením genu může buňka pokračovat ve výrobě potřebného proteinu po dlouhou dobu bez nových intervencí. Hlavním omezením je v současné době to, že každá mutace nebo každý orgán může potřebovat svůj vlastní nástroj, a proto cílem je rozšířit sbírku verzí PERT pro různé klinické scénáře.
Tým bude pokračovat ve výzkumu na zvířecích modelech, aby zlepšil bezpečnost a účinnost, než přejde k pokusům na lidech, s cílem nabídnout bezpečnou a účinnou možnost těm, kteří trpí dědičnými nemocemi bez efektivních léčeb.
