Baš kao što lekar prilagođava dozu leka potrebama pacijenta, ekspresija terapeutskih gena, onih modifikovanih u osobi da leči ili izleči bolest putem genske terapije, takođe treba da se održava u okviru terapeutskog okvira. Ostati unutar terapeutskog okvira je važno jer previše proteina može biti toksično, a premalo može dovesti do malog ili nikakvog terapijskog efekta.
Iako je princip terapijskog prozora poznat dugo vremena, nije postojala strategija da se on bezbedno primeni, ograničavajući potencijalne primene genske terapije u klinici.
U svojoj trenutnoj studiji objavljenoj u časopisu Nature Biotechnology, istraživači sa Medicinskog fakulteta Bejlor izveštavaju o tehnologiji za efikasno regulisanje ekspresije gena, što je obećavajuće rešenje za popunjavanje ove praznine u kliničkim primenama genske terapije. Istraživački brifing o ovom otkriću objavljen je u istom broju časopisa.
„Iako postoji nekoliko sistema za regulaciju gena koji se koriste u ćelijama sisara, nijedan nije odobren od strane američke Uprave za hranu i lekove za kliničku primenu, uglavnom zato što ti sistemi koriste regulatorni protein koji je stran ljudskom telu, koji izaziva imuni odgovor protiv “, rekao je odgovarajući autor dr. Laising Ien, vanredni profesor patologije i imunologije i molekularne i ćelijske biologije u Bejloru.
„To znači da će ćelije koje eksprimiraju terapeutski protein biti napadnute, eliminisane ili neutralisane od strane imunološkog sistema pacijenta, čineći terapiju neefikasnom.“
Više od decenije, Jen i njegove kolege su radili na ovoj tehnologiji i sada su pronašli rešenje da prevaziđu glavne prepreke u njenoj kliničkoj upotrebi. „Rešenje koje smo pronašli ne uključuje strani regulatorni protein koji će izazvati imuni odgovor kod pacijenata. Umesto toga, koristimo male molekule za interakciju sa RNK, koji obično ne izazivaju imuni odgovor“, rekao je Jen.
„Druge grupe su takođe pokušale da reše ovo kritično pitanje, ali koncentracije leka koje su koristile su iznad onih koje je FDA odobrila za pacijente. Bili smo u mogućnosti da konstruišemo naš sistem na takav način da radi u dozama koje je odobrila FDA.“ “
Jen i njegove kolege razvili su sistem koji gene uključuje na različite nivoe koristeći male molekule u dozama koje je odobrila FDA. Prekidač je smešten u RNK, kopiju genetskog materijala koji se prevodi u protein. Ovaj pristup omogućava istraživačima da kontrolišu proizvodnju proteina korak unazad kontrolisanjem njegove RNK.
RNK od interesa je prvo konstruisana da sadrži dodatni poliA signal, sličan „znaku za zaustavljanje“ koji geni prirodno koriste da obeleže kraj gena. Kada mašina ćelije detektuje poliA signal u RNK, ona automatski pravi presek i definiše tačku preseka kao kraj RNK. „U našem sistemu koristimo dodat poliA signal, ne na kraju, već na početku RNK, tako da rez uništava RNK i prema tome podrazumevano nije proizvodnja proteina. Isključen je dok ga ne uključimo sa mali molekul“, rekao je Jen.
Da bi uključio gen na željenom nivou, tim je konstruisao prekidač na RNK. Oni su modifikovali deo RNK u blizini poliA signala tako da se sada može vezati za mali molekul, tetraciklin koji je u ovom slučaju odobrila FDA. „Kada se tetraciklin veže za taj deo koji funkcioniše kao senzor na RNK, on maskira poliA signal, a RNK će sada biti prevedena u protein“, rekao je Jen.
Zamislite sada moguću buduću situaciju. Pacijent je primio gensku terapiju koja obezbeđuje gen za kompenzaciju neispravnog gena koji uzrokuje zdravstveno stanje. Gen koji je pacijent dobio ima prekidač, koji omogućava lekaru da kontroliše proizvodnju terapeutskog proteina.
Ako pacijentu treba samo mala količina terapijskog proteina, onda će on/ona uzeti samo malu dozu tetraciklina, što će samo malo uključiti terapeutski gen. Ako pacijentu treba više terapijskih proteina, onda bi on/ona uzimao više tetraciklina da bi povećao proizvodnju. Da bi zaustavio proizvodnju terapijskog proteina, pacijent prestaje da uzima tetraciklin. U nedostatku tetraciklina, prekidač će se vratiti u podrazumevani položaj isključen.
Neke bolesti mogu imati koristi od prisustva konstantno niskih nivoa terapijskih proteina. U tom slučaju, tehnologija ima fleksibilnost da unapred prilagodi podrazumevani nivo određenim nivoima ekspresije proteina uz zadržavanje opcije da se ekspresija poveća sa tetraciklinom.
„Ova strategija nam omogućava da budemo precizniji u kontroli ekspresije gena terapeutskog proteina. Omogućava nam da prilagodimo njegovu proizvodnju prema stadijumima bolesti ili prilagodimo specifičnim potrebama pacijenata, sve koristeći dozu tetraciklina koju je odobrila FDA“, Jen je rekao. „Naš pristup nije specifičan za bolest, teoretski se može koristiti za regulisanje ekspresije bilo kog proteina i potencijalno ima mnoge terapeutske primene.
„Osim toga, ovaj sistem je kompaktniji i lakši za implementaciju od postojećih tehnologija. Stoga, takođe može biti veoma korisno u laboratoriji uključiti ili isključiti gen od interesa da bi se proučavala njegova funkcija.“
