Istraživači sa Instituta Broad MIT-a i Harvarda razvili su tretman za uređivanje gena za prionsku bolest koji produžava životni vek za oko 50% u mišjem modelu fatalnog neurodegenerativnog stanja. Tretman, koji koristi uređivanje baze za promenu jednog slova u DNK, smanjio je nivoe prionskog proteina koji izaziva bolest u mozgu za čak 60%.
Trenutno ne postoji lek za prionsku bolest, a novi pristup bi mogao biti važan korak ka tretmanima koji sprečavaju bolest ili usporavaju njeno napredovanje kod pacijenata koji su već razvili simptome. Pristup uređivanja baze takođe bi verovatno mogao da bude jednokratni tretman za sve pacijente sa prionskom bolešću, bez obzira na genetsku mutaciju koja uzrokuje njihovu bolest.
Rad, koji predvode lideri viših grupa Broad Sonia Vallabh i Eric Minikel, kao i član glavnog instituta Broad David Liu, je prva demonstracija da snižavanje nivoa prionskog proteina poboljšava životni vek životinja koje su zaražene ljudskom verzijom virusa. proteina. Nalazi su objavljeni u Nature Medicine.
„Kao strpljiv naučnik, često razmišljam o tome koliko smo srećni što sada dolazimo do ovog problema“, rekao je Vallab. „Kada sam 2011. dobio izveštaj o genetskom testiranju, svet nikada nije čuo za uređivanje baze. Velika je privilegija imati priliku da ove moćne nove alate usmerim na našu bolest.“
„Bilo je neverovatno spojiti naše modele bolesti sa ovom tehnologijom za uređivanje gena“, rekao je Minikel.
„Naša laboratorija je veoma srećna što imamo priliku da radimo sa Erikom i Sonjom, koji su doneli ogromnu stručnost, naučnu strogost i potpunu posvećenost ovoj saradnji“, rekao je Liu, profesor Richard Merkin i direktor Merkin instituta za transformativne tehnologije u zdravstvu u širem. „Nadamo se da bi rezultati mogli da informišu o budućem razvoju jednokratnog lečenja za ovu važnu klasu bolesti.“
Meirui An i Jessie Davis, obe diplomirani studenti u Liuovoj laboratoriji u vreme projekta, su prvi autori studije.
„Prionska bolest ima mnogo različitog porekla – neke su genetske, neke se javljaju spontano, a druge potiču od infekcija – ali verujemo da se ova strategija za uređivanje baze može primeniti na sve ove oblike prionske bolesti“, rekao je An. „Ovo ima potencijal da bude zaista obećavajuća strategija.“
Vallabh i Minikel proučavaju prionsku bolest od 2012. godine, nakon što je Vallabhova majka preminula od oblika bolesti koja se zove fatalna porodična nesanica, a Vallabh je otkrila da je nasledila mutaciju koja izaziva bolest. Tim žena i muža pokrenuo je laboratoriju u Broad-u sa jedinstvenim fokusom: sprečavanje i lečenje prionske bolesti tokom njihovog života.
Nedugo nakon razvoja uređivanja gena CRISPR-Cas9 2013. godine, Vallabh i Minikel su počeli da razmišljaju o tome da li bi CRISPR mogao da se koristi da poremeti gen koji kodira prionski protein. Minikel se seća da je pomislio: „Tamo nešto zaista obećava. Trebalo bi da možemo da uradimo nešto sa ovim.“
U 2018, Liu, koji radi na istom spratu kao Minikel i Vallabh u Broad-u, prišao im je i predložio saradnju. Njegova laboratorija je upravo razvila uređivanje baze, pristup za uređivanje gena koji pravi promene od jednog slova u DNK i može da zaustavi proizvodnju proteina koristeći strategije uključujući instaliranje „stop“ signala u genetski kod.
Vallab i Minikel su iz proučavanja populacijskih baza podataka kao što je baza podataka agregacije genoma (gnomAD) znali da R37Ks, prirodna mutacija u prionskom genu, smanjuje nivoe proteina bez štetnih neželjenih efekata kod ljudi. To im je dalo nadu da bi instaliranje iste mutacije koristeći uređivanje baze moglo zaštititi od bolesti.
„Shvatili smo da je ovo zlatna prilika da koristimo ljudsku genetiku za informisanje uređivanja baze“, rekao je Minikel.
U novoj studiji, tim je pokazao da je osnovni urednik instalirao R37Ks edit u ljudske ćelije efikasno i sa nekoliko neželjenih nusproizvoda. Ali istraživači su morali da isporuče osnovne urednike u mozak.
Nadovezujući se na prethodni rad laboratorije za vektorsko inženjerstvo Bena Devermana iz Broad-a, tim je razvio par virusa povezanih sa adeno (AAV) za pakovanje i isporuku mašina za uređivanje baze u moždane ćelije. Zatim su dali AAV miševima inficiranim humanim prionskim proteinom.
U proseku, sistem je instalirao R37Ks edit u 37% kopija gena, smanjujući nivoe prionskog proteina za 50% u poređenju sa miševima bez tretmana. Miševi su takođe živeli oko 50% duže.
Naučnici su napravili niz poboljšanja u svom sistemu kako bi povećali efikasnost uređivanja i ograničili isporuku drugim tkivima. Sa svojim poboljšanim sistemom, primetili su 63% niže nivoe prionskih proteina pri šestostruko nižoj dozi AAV-a.
U budućnosti, tim se nada da će teret za uređivanje baze učiniti manjim, jer proizvodnja dvostrukih AAV-ova može biti skupa. Oni takođe planiraju da razviju strategiju koja koristi primarnu montažu – koja može da instalira komplikovanije izmene DNK nego promene na jednoj bazi – da instaliraju zaštitnu mutaciju koja ne gasi proizvodnju proteina, već obezbeđuje da sam prionski protein bude benigni.
„Još je dug put da se ovo pretvori u terapiju“, rekao je Minikel. „Ali zaista je uzbudljivo videti koliko je moguće.“
