Revolúcia v liečbe Downovho syndrómu? CRISPR dokáže odstrániť nadbytočný chromozóm 21
Nová štúdia naznačuje, že technológia CRISPR by mohla byť efektívna pri odstraňovaní nadbytočného chromozómu, ktorý spôsobuje Downov syndróm. Výsledky ukazujú zlepšenie funkcie buniek, avšak cesta k reálnej liečbe je ešte dlhá.
Vedci v Japonsku objavili prelomovú metódu, ako pomocou technológie CRISPR zasiahnuť priamo na genetickej úrovni Downovho syndrómu. Ich výskum ukazuje, že odstránením nadbytočného chromozómu 21 je možné obnoviť správnu funkciu buniek.
Downov syndróm, genetická odchýlka spôsobená prítomnosťou extra kópie chromozómu 21, ovplyvňuje vývoj jedinca a vedie k radu fyzických a mentálnych rozdielov. Hľadanie účinných spôsobov, ako túto genetickú duplicitu napraviť, je dlhodobým cieľom vedcov. Súčasné metódy sa totiž nezameriavajú na samotnú príčinu, teda pridaný genetický materiál.
Najnovší výskum tímu z Mie University v Japonsku, vedeného Ryotarom Hashizumeom, prináša nádej. Zistili, že pomocou systému CRISPR je možné nadbytočný chromozóm z postihnutých buniek odstrániť, čím sa ich správanie priblíži k normálnemu fungovaniu.
**Prečo extra chromozóm robí rozdiel?**
Komentár redakcie: Hoci je výskum v počiatočnej fáze, predstavuje obrovský krok vpred v možnostiach liečby Downovho syndrómu. Ak sa technológia CRISPR ukáže ako bezpečná a účinná, mohla by v budúcnosti výrazne zlepšiť kvalitu života ľudí s Downovým syndrómom a ich rodín.
Downov syndróm postihuje približne jedno z 700 narodených detí. Táto trizómia 21 narúša množstvo dôležitých procesov v tele, čo sa prejavuje ťažkosťami s učením, charakteristickými fyzickými črtami a zdravotnými problémami. Extra chromozóm spôsobuje zvýšenú génovú aktivitu, čo vedie k preťaženiu buniek, ktoré musia spracovávať nadbytočný genetický materiál.
**CRISPR a Downov syndróm: Nová nádej?**
CRISPR-Cas9 je presný systém na úpravu génov, ktorý využíva enzým na rozpoznávanie špecifických sekvencií DNA. Po nájdení cieľového miesta enzým DNA prereže. Vedci navrhujú CRISPR navádzacie RNA tak, aby sa zamerali výhradne na nežiaduci chromozóm. Tento proces, nazývaný alelovo-špecifické editovanie, zabezpečuje presné zacielenie a rezanie.
Odstránením nadbytočnej kópie chromozómu sa v laboratórnych podmienkach často normalizovala génová expresia. Ošetrené bunky sa vrátili k typickým vzorom tvorby proteínov a vykazovali vyššiu mieru prežitia v testoch, čo naznačuje úspešné zmiernenie genetickej záťaže.
**Potenciál pre neuróny a ďalšie tkanivá**
Technológia je zatiaľ vo fáze výskumu a klinické použitie je ešte vzdialené. Vedci však skúmajú, či by sa podobné úpravy dali uskutočniť aj v bunkách tvoriacich mozog a iné tkanivá. Zaujímavá je aj možnosť orezávania nadbytočného genetického materiálu v nedeliacich sa bunkách, čo by mohlo priniesť prospech aj pre zrelé bunky, ktoré sa už neaktívne delia.
**Vplyv na gény spojené s mozgom**
Po odstránení nadbytočného chromozómu vedci pozorovali zmeny v aktivite génov. Zaznamenali zvýšenie aktivity génov spojených s vývojom nervového systému a zníženie aktivity génov spojených s metabolizmom. Táto zmena génovej expresie by mohla vysvetliť, ako korekcia chromozomálnej nerovnováhy ovplyvňuje celkové správanie bunky a podporuje predchádzajúce zistenia, že extra kópie chromozómu 21 narúšajú vývoj mozgu počas skorého rastu plodu.
**Testované na kmeňových a kožných bunkách**
Vedci testovali svoju metódu nielen na kmeňových bunkách, ale aj na kožných fibroblastoch, ktoré sú zrelšie bunky získané od ľudí s Downovým syndrómom. Aj v týchto plne vyvinutých bunkách sa metódou úspešne odstránil extra chromozóm.
**Odstránenie zlepšilo zdravie buniek**
Bunky, z ktorých bol odstránený nadbytočný chromozóm, rástli mierne rýchlejšie a mali kratší čas zdvojenia v porovnaní s neošetrenými bunkami s trizómiou. Opravené bunky tiež produkovali menej reaktívnych foriem kyslíka, škodlivých vedľajších produktov spojených s poškodením buniek a starnutím. Nižšie hladiny týchto molekúl poukazujú na zlepšenú mitochondriálnu funkciu a celkové zlepšenie kondície buniek.
Niektoré zásahy CRISPR môžu ovplyvniť aj zdravé chromozómy. Vedci sa snažia tento problém vyriešiť vylepšením navádzajúcich molekúl tak, aby sa prichytávali iba na extra chromozóm 21. Skúmajú tiež spôsoby, ako zabrániť bunkovým opravným systémom v zvrátení alebo zlyhaní zamýšľaných úprav. S ďalšou prácou by sa táto metóda mohla stať bezpečnejšou a účinnejšou pre širokú škálu tkanív.
**Implikácie pre budúce liečby**
Ak vedci potvrdia tieto skoré výsledky v ďalších štúdiách, jedného dňa by mohli navrhnúť terapie, ktoré potlačia genetické preťaženie priamo pri zdroji. Tento prístup by sa mohol uplatniť pri laboratórne pestovaných tkanivách alebo kmeňových bunkách určených na regeneračnú liečbu.
Odborníci zdôrazňujú, že tieto zistenia nezaručujú priamočiaru cestu k terapii. Napriek tomu táto práca zdôrazňuje, ako by CRISPR mohol pomôcť pri zvládaní základných genetických problémov, ktoré spôsobujú bežné ochorenia.
Tento projekt ukazuje, že CRISPR dokáže odstrániť celý chromozóm, namiesto toho, aby robil malé opravy. To je veľký skok v tom, čo dokáže úprava genómu.
Vedci budú pravdepodobne pokračovať v analýze rizík rozsiahlych zmien DNA. Budú tiež kontrolovať, ako sa tieto modifikované bunky správajú v dlhšom časovom horizonte a či zostanú zdravé v reálnych podmienkach.
