Editarea genetica si bolile cerebrale
O echipa de cercetatori de la UC San Francisco (UCSF) si Institutul National de Sanatate a reusit in premiera folosirea programului de editare genetica CRISPR pe neuroni, studiul fiind publicat in jurnalul Neuron.
In acel studiu, cercetatorii descriu tehnica prin care se foloseste o versiune speciala CRISPR, creata de UC San Francisco, pentru a modifica sistematic activitatea genelor din neuronii umani generati de celule stem. Aceasta este prima fuziune realizata intre tipuri de celule provenite din celule stem si tehnologia CRISPR.
Cu toate ca anumite variatii genetice si diferite mutatii sunt asociate cu cresterea riscului de dezvoltare a bolilor neurologice, cercetatorii nu au putut observa exact felul in care aceste gene pot provoca boala.
Conform autorului senior al acestui studiu, Dr. Martin Kampmann, profesor asociat al Institutului de Boli Neurodegenerative UCSF – inainte de acest studiu au existat limitari semnificative care au restrictionat activitatile cercetatorilor din laborator cu privire la neuroni.
“Pana recent nu a existat o modalitate sigura prin care oamenii de stiinta sa obtina celule cerebrale umane, care puteau fi folosite in experimente avansate de laborator.” – Dr. Kampmann a adaugat – “Obtinerea neuronilor era posibila doar prin donarea lor din partea pacientilor care au avut interventii de inlaturare a tesutului cerebral pentru tratarea epilepsiei sau a cancerului cerebral. Cu toate acestea, probleme nu putea supravietui mai mult de cateva zile, ceea ce insemna experimente limitate si scurte.”
In schimb, cercetatorii s-au bazat pe modele animale pentru a analiza bolile cerebrale, insa acestea nu prezentau multe variatii gasite in neurobiologia umana.
A trebuit modificat sistemul CRISPR pentru a nu provoca toxicitate
Progresul in acest domeniu a aparut in anul 2006 cand Dr. Shinya Yamanaka de la Universitatea Kyoto si Institutul Gladstone, au descoperit o modalitate de a transforma celule adult in celule stem.
Acestea la randul lor puteau fi transformate in orice tip de celula gasita in corp, inclusiv neuroni. Aceste celule stem pluripotente induse (iPSCs) au produs mult doritele celule cerebrale, necesare pentru testele de laborator.
Odata cu aparitia sistemului de editare genetica CRISPR 6 ani mai tarziu, oamenii de stiinta au crezut ca au in final toate uneltele necesare pentru a edita si manipula genele din neuronii umani si sa determine cum contribuie acestea la formarea bolilor neurologice.
Cu toate acestea, s-a descoperit ca sistemul de taiere a ADN-ului folosit de CRISPR, o enzima numita Cas9, nu colaboreaza bine cu iPSCs. Conform Dr. Kampmann, celulele stem au un raspuns foarte activ si rapid la lezarea ADN-ului. Atunci cand este produsa doar o taiere folosind Cas9, aceasta poate produce toxicitate si moartea celulei.
Din acest motiv, Dr. Kampmann a decis sa abordeze aceasta problema de toxicitate si impreuna cu profesorul Jonathan Weissman, a inventat un instrument nou numit CRISPRi (i de la interventie). Aceasta este o forma de CRISPR in care enzima Cas9 a fost dezactivata.
Atunci cand CRISPRi gaseste gena dorita, acesta ii suprima activitatea fara a face vreo taiere. Ca urmare, CRISPRi nu este toxic pentru iPSCs sau neuroni proveniti din celule stem.
Aceasta forma noua de tehnologie poate fi folosita pentru dezvoltarea unor noi terapii
In studiul de mai sus, Dr. Kampmann si colaboratorii sai au descris procesul de adaptare CRISPRi pentru a fi folosit pe iPSCs uman si cum pot modifica genele acestora fara ca celulele sa moara. O realizare care pana acum nu a mai fost posibila.
Folosind acest sistem, cercetatorii au demonstrat cum tehnica lor poate fi folosita pentru a gasi genele care pot provoca sau care pot contribui la aparitia bolilor cerebrale. De exemplu, acestia au identificat gene care extind viata neuronilor, dar care nu au acelasi efect asupra iPSCs sau celulelor canceroase.
Dr. Kampmann foloseste momentan acesta tehnologie pentru a studia diferitele tipuri de neuroni pentru a determina de ce anumite boli afecteaza doar un subset de neuroni, de exemplu felul in care sunt afectati doar neuronii motori din scleroza laterala amiotrofica (ALS).
“Cu aceasta tehnologie putem preleva celule sanguine sau piele de la pacientii cu boli neurodegenerative cum ar fi boala Alzheimer, le transformam in neuroni sau alte celule cerebrale si cautam ce gene afecteaza controlul celular asociat cu aceasta boala. Informatia poate fi folosita apoi la identificarea unor noi tinte terapeutice eficiente” – Dr. Kampmann.
Acest articol este de natura informativa si nu inlocuieste un consult medical specializat.
despre-medicina.ro, proprietarul si colaboratorii sai nu pot fi considerati raspunzatori pentru niciun prejudiciu/pierdere de orice fel.
Surse:
