Νέα «μολύβια» επεξεργασίας γονιδίων που ξαναγράφουν τα κακώς κείμενα στο ανθρωπινό DNA, δημιούργησαν ειδικοί.
Οι επιστήμονες του Χάρβαρντ και του MIT αναπτύσσουν νέα εργαλεία για να διορθώσουν γενετικές μεταλλάξεις που προκαλούν διαταραχές, όπως η εκ γενετής κώφωση και η κυστική ίνωση.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα νέο ζεύγος εργαλείων επεξεργασίας γονιδίων, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία πολυάριθμων ασθενειών, οι οποίες προκαλούνται από μεταλλάξεις στο ανθρώπινο DNA.
Ένα νέο σύστημα επεξεργασίας γονιδίων με την ονομασία Adenine Base Editor ή ABE, το οποίο χρησιμοποιεί μια τροποποιημένη μορφή του γνωστού εργαλείου επεξεργασίας γονιδίων Crispr-Cas9 και ένα νέο εργαστηριακά αναπτυγμένο ένζυμο για την αναστροφή μεταλλάξεων γενετικών ασθενειών, με την επανεγγραφή του γενετικού κώδικα που αποτελεί το DNA μας.
Η νέα τεχνολογία λειτουργεί διαφορετικά από το Crispr-Cas9, το οποίο συχνά περιγράφεται ως ένα ζευγάρι χημικών ψαλιδιών που μπορούν να κόψουν με ακρίβεια και να εισάγουν ακολουθίες DNA στο γονιδίωμα μας.
Ο καθηγητής της χημείας του Χάρβαρντ Ντέιβιντ Λιού, ο οποίος διεξήγαγε έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Wednesday, εξήγησε σε συνέντευξη ότι το ΑΒΕ μοιάζει περισσότερο με ένα μολύβι που μπορεί να ξαναγράψει τα γράμματα που συνθέτουν κάθε σκέλος του DNA, δηλαδή προτάσεις που αποτελούν τα γονιδιώματα μας.
Η λέξη μολυβί, χρησιμοποιείται μεταφορικώς, γιατί τα μόρια νουκλεοτιδίων που συνθέτουν κυρίως το DNA συντομεύονται με τα απλά γράμματα Α, C, G και Τ. Α (για αδενίνη) δεσμεύεται με Τ (θυμίνη) για να σχηματίσει ένα κλώνο της γνωστής δομής διπλής έλικας DNA, ενώ τα ζεύγη G (γουανίνη) με C (κυτοσίνη) σχηματίζουν το άλλο.
Στην περίπτωση των γενετικών μεταλλάξεων, όμως, τα “γράμματα” μεταβάλλονται, προκαλώντας διαταραχές όπως η γενετική τύφλωση και η κυστική ίνωση. Το ΑΒΕ καθιστά δυνατή την αντιστροφή μιας συγκεκριμένης μετάλλαξης τοποθετώντας τα γράμματα αυτά στη σωστή σειρά ώστε να ζευγαρώσουν σωστά για να σχηματίσουν τις σωστές γενετικές "λέξεις" ή "προτάσεις". Αυτό εξαλείφει τις γενετικές διαταραχές που προέρχονται από τις μεταλλάξεις.
Ο Liu και οι συνεργάτες του αναφέρουν λεπτομερώς στο ερευνητικό έντυπο πώς χρησιμοποίησαν το ΑΒΕ για να διορθώσουν μετάλλαξη που προκαλεί κληρονομική αιμοχρωμάτωση (HHC) στα ανθρώπινα κύτταρα. Το HHC είναι μια διαταραχή που προκαλεί το σώμα λόγω σιδήρου.
Ο Δρ. Derya Unutmaz, καθηγητής στο εργαστήριο Genomic Medicine στο Κοννέκτικατ, ανέφερε στο Twitter, πως το ABE αποτελεί μια πολύ σημαντική πρόοδο στην επεξεργασία γονιδίων και μπορεί να οδηγήσει σε θεραπείες χιλιάδων ασθενειών.
Ταυτόχρονα, ένα διαφορετικό εργαστήριο στο MIT και στο Broad Institute του Χάρβαρντ έχει αναπτύξει ένα νέο σύστημα, με βάση το Crispr, για να επεξεργαστεί το RNA σε ανθρώπινα κύτταρα. Το RNA λειτουργεί σαν τον αγγελιοφόρος μεταξύ του DNA και άλλων τμημάτων των κυττάρων, έτσι ώστε το RNA επεξεργασίας και έχει ως αποτέλεσμα προσωρινές αλλαγές, ενώ οι αλλαγές στο DNA είναι μόνιμες.
Το εργαλείο, το οποίο ονομάζεται «Επισκευή Επεξεργασίας RNA για Προγραμματιζόμενη Αντικατάσταση Α σε Ι», μπορεί να αντιστρέψει τις γενετικές μεταλλάξεις που προκαλούν ασθένειες σε επίπεδο RNA. Όπως και το ABE, η Επισκευή (Repair) έχει απενεργοποιήσει την λειτουργία κοπής DNA του Crispr , ενεργώντας περισσότερο σαν ένα μολύβι πάρα σαν ψαλίδι. Η επισκευή μπορεί να διορθώσει μεταλλάξεις χωρίς να παραβιαστεί το γονιδίωμα και επειδή το RNA υποβαθμίζεται φυσικά, είναι μια πιθανώς αναστρέψιμη λύση.
Για παράδειγμα, το Repair μπορεί να είναι ένα καλό εργαλείο για να θεραπεύσει κάτι προσωρινό, όπως η οξεία φλεγμονή μέσω του RNA, σύμφωνα με τον Liu, επειδή η οριστική αφαίρεση της φλεγμονώδους αντίδρασης στο DNA θα έχει επιπτώσεις μακροπρόθεσμα για την υγεία.
Τα δύο νέα εργαλεία έχουν αποδειχθεί επιτυχημένα στον καθορισμό των μεταλλάξεων που προκαλούν ασθένειες, αλλά δεν είναι έτοιμα για να εφαρμοστούν σε ασθενείς.
