Naprawa osłabionych mięśni

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Dystrofia mięśniowa Duchenne’a to śmiertelna choroba związana ze słabnięciem mięśni. Choroba ta, występująca głównie u mężczyzn, stanowi najczęstszą postać dystrofii mięśniowej. Dotyka średnio jednego na 3500 chłopców i powoduje, że już we wczesnym dzieciństwie rozpoczyna się u nich proces zaniku mięśni. Często przykuwa to pacjentów do wózków już w wieku kilkunastu lat i zazwyczaj prowadzi do wczesnej śmierci z powodu niewydolności serca lub niewydolności oddechowej. Lekarstwo nie istnieje – ale korekta genetyczna, przebadana na psach, może dać nową nadzieję.

Choroba jest wywołana mutacjami genu, które sprawiają, że komórki mięśniowe pacjentów nie są w stanie wytwarzać dostatecznie dużej ilości dystrofiny – białka, które pomaga mięśniom pochłaniać wstrząsy i chroni je przed zachodzącą z czasem degradacją. W przeprowadzonym niedawno badaniu naukowcy wykorzystali technikę edytowania genów, nazywaną CRISPR/Cas9, do pompowania poziomu białka w mięśniach u czterech psów dotkniętych chorobą Duchenne’a. Może to przyspieszyć podjęcie badań klinicznych nad podobnymi metodami leczenia u ludzi.

Zespół badawczy, prowadzony przez Southwestern Medical Center na University of Texas, pracował na młodych psach rasy beagle, krzyżowanych w taki sposób, aby występowała u nich choroba Duchenne’a. Naukowcy edytowali komórki mięśniowe psów tak, aby usunąć podstawową barierę uniemożliwiającą produkcję większych ilości białka – krótki problematyczny segment DNA kodującego białko, który występuje zarówno u psów, jak i u ludzi dotkniętych tą chorobą. W ciągu około dwóch miesięcy psy wytwarzały większe ilości dystrofiny. Jej poziom w mięśniach szkieletowych sięgał 90% normy, w zależności od rodzaju mięśnia i zastosowanej dawki. Niektóre psy produkowały jej znacząco mniej. W mięśniu sercowym, kluczowym dla terapii, poziomy wzrastały aż do 92% normy. Naukowcy, którzy w sierpniu (2018) opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Science, podają, że nie wykryli żadnych niepożądanych zmian w innych obszarach genomu (co jest częstą obawą w przypadku techniki edytowania genów) ani żadnych oznak, aby ta technika miała prowadzić do chorób psów.

Chcąc zastosować tę technikę w odniesieniu do mięśni psów, starszy badacz Eric Olson, biolog molekularny z U.T. Southwestern, wraz ze współpracownikami stworzył wirusy, które działały jak ciężarówki dostawcze. Badacze usuwali część własnego DNA wirusów, tak aby uzyskać miejsce na maszynerię do edytowania genów. Następnie do pewnej liczby wirusów wprowadzono enzym Cas9, który działa jak molekularne „nożyczki”. Za jego pomocą przecinano sekwencję DNA, która hamuje wytwarzanie dystrofiny w komórkach mięśniowych. Inne wirusy były nośnikami cząsteczki, która pozwalała Cas9 określić, w którym miejscu należy wykonać potrzebne cięcie.

Zespół Olsona wykazał wcześniej możliwość wykorzystania CRISPR do leczenia choroby Duchenne’a u gryzoni oraz w warunkach laboratoryjnych w komórkach ludzkich. Ta nowa praca to pierwszy sukces u dużych ssaków. Na potrzeby tego badania zespół skoncentrował się jedynie na pomiarze odtworzenia poziomu białka. Nie oceniano, w jaki sposób ta interwencja może zmienić zachowanie psów oraz ich codzienne życie.

Nadal nie wiadomo, na jak długo może wystarczyć pojedyncza iniekcja maszynerii CRISPR do edytowania genów u ludzi z dystrofią Duchenne’a. Olson i jego współpracownicy mają nadzieję, że ta interwencja może być dostatecznie trwała już po podaniu jednej dawki, ale potrzebują dalszych badań, aby uzyskać bardziej jednoznaczny obraz. Jeśli pacjenci potrzebowaliby powtarzania terapii, być może nie byłoby możliwe użycie tego samego wirusowego transportera, mówi Elizabeth McNally, genetyk, kardiolog i dyrektor Center for Genetic Medicine na Northwestern University. „Organizm może zacząć produkować neutralizujące przeciwciała, stąd jest mnóstwo pytań dotyczących wykorzystania w terapii wirusów” – mówi McNally, która należy także do rady naukowej działu firmy Olsona, próbującego wykorzystać tę technikę do leczenia dystrofii Duchenne’a w sposób komercyjny, nie brała natomiast udziału w omawianym badaniu.

Jedyna dopuszczona obecnie na rynek amerykański metoda leczenia choroby Duchenne’a – lek do iniekcji firmy Sarepta Therapeutics, wymagający ciągłego podawania – zwiększa poziom dystrofiny o mniej niż procent. To podejście, którego korzyści kliniczne wymagają jeszcze potwierdzenia, różni się od metody Olsona – działa na RNA (cząsteczkę powstającą na skutek transkrypcji DNA), natomiast nie zmienia nieprawidłowej sekwencji DNA.

Badaczka dystrofii Duchenne’a, Amy Wagers, profesor biologii komórek macierzystych i medycyny regeneracyjnej z Harvard University, która nie brała udziału w pracach nad żadną z tych metod leczenia, mówi, że oba podejścia mogą być potencjalnie wykorzystywane łącznie do pobudzania produkcji dystrofiny. „To naprawdę ekscytujące, patrzeć jak te nowe prace na myszach są teraz przenoszone na model większego zwierzęcia – mówi, po czym dodaje: – Autorzy bardzo słusznie zauważają, że jest to badanie wstępne na niewielkiej liczbie zwierząt i o krótkim czasie obserwacji”.

„Zarówno zatwierdzona technika firmy Sarepta, jak i eksperymentalne terapie Olsona są ukierunkowane na jeden podtyp populacji chorych z dystrofią Duchenne’a – pacjentów z określoną mutacją genu dla dystrofiny, która dotyka około 13% osób dotkniętych tą chorobą. W Stanach Zjednoczonych jest co najmniej 1000 takich przypadków. „Musimy przeprowadzić długoterminowe badania bezpieczeństwa i skuteczności na psach – mówi Olson. – Minie kilka lat, zanim będziemy gotowi na badania z udziałem ludzi i to pod warunkiem, że to podejście nadal będzie się sprawdzać”.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.