Zespół Downa: Naukowcy opracowali metodę „wyłączania” dodatkowego chromosomu 21

|Z ostatniej chwili

W przyrodzie kolor wściekle żółty bywa stosowany ku przestrodze (patrz: liściołaz żółty) czy jako kamuflaż (patrz: modliszka storczykowa). W Pulsarze natomiast – to sygnał końca embarga, które prestiżowe czasopisma naukowe nakładają na publikowane przez badaczy artykuły. Tekst z żółtym oznaczeniem dotyczy więc doniesienia, które zostało upublicznione dosłownie przed chwilą.

Zespół Downa to najczęstsza genetyczna przyczyna zaburzeń rozwojowych, dotykająca średnio jedno na 700 dzieci. Przyczyną jest trisomia 21. chromosomu, czyli obecność trzech jego kopii zamiast dwóch. To prowadzi do nadmiernej aktywności ponad 500 genów, zakłócając rozwój i funkcjonowanie organizmu. Dotychczas medycyna skupiała się jedynie na łagodzeniu objawów. Amerykańscy naukowcy na łamach „PNAS” proponują zaś nowatorskie rozwiązanie, które może stać się fundamentem terapii celowanej w źródło problemu.

Badacze zainspirowali się zachodzącym naturalnie u kobiet mechanizmem inaktywacji chromosomu X. Aby uniknąć podwójnej dawki genów, gen XIST wytwarza cząsteczkę RNA, która „zamazuje” jeden z chromosomów X, trwale go wyciszając. Badacze postanowili przenieść ten gen (w wersji o wielkości ok. 14 tysięcy par zasad) do nadmiarowej kopii chromosomu 21.

W badaniach wykorzystano indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste pochodzące od osób z zespołem Downa oraz linie komórkowe HEK293, mające trzy kopie chromosomu 21. Kluczem do sukcesu okazała się autorska modyfikacja metody CRISPR-Cas9, polegająca na stworzeniu hybrydowego białka. Naukowcy połączyli „nożyce” Cas9 z egzonukleazą mExo – enzymem, który precyzyjnie „podgryza” nacięte DNA, ułatwiając wklejenie tam ogromnego fragmentu genu XIST. System wsparto aż czterema molekularnymi „przewodnikami” (sgRNA), co pozwoliło na jednoczesne przygotowanie miejsca w chromosomie i samej wstawki genetycznej.

Największą innowacją jest jednak precyzyjne celowanie. Wykorzystując drobne różnice genetyczne między trzema kopiami chromosomu 21 (single nucleotide polymorphism, SNP), naukowcy nauczyli system CRISPR uderzać tylko w jedną, konkretną kopię, nie niszcząc przy tym dwóch pozostałych. Podkreślają, że po raz pierwszy udało się z tak wysoką wydajnością (sięgającą 20–40 proc. komórek) wprowadzić tak duży fragment DNA do konkretnego miejsca w genomie.

Badacze udowodnili także, że po aktywacji wklejonego genu XIST komórka potrafi skorygować zaburzoną pracę genów na dodatkowym chromosomie. Około dwóch trzecich genów, które wcześniej były nadaktywne, zostało skutecznie wyciszonych do poziomu bliskiego normie. A to oznacza realną szansę na hamowanie rozwoju chorób towarzyszących zespołowi, w tym wczesnej choroby Alzheimera.

Mimo entuzjazmu naukowcy wskazują na istotne bariery swojej pracy. Obecne sukcesy osiągnięto jedynie w badaniach in vitro, w komórkach dzielących się (a większość neuronów w mózgu dorosłego człowieka już tego nie robi). Istnieje także ryzyko efektów „off-target” (przypadkowych uszkodzeń innych genów) oraz wyzwanie związane z bezpiecznym dostarczeniem tak dużej „przesyłki” DNA do żywego organizmu.

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