Επιστήμονες βελτίωσαν τη μεταφορά DNA στη γονιδιακή θεραπεία

Επιστήμονες βελτίωσαν τη μεταφορά DNA στη γονιδιακή θεραπεία
Credit: image: Kai Böker

Επιστήμονες βελτίωσαν τη μεταφορά DNA στη γονιδιακή θεραπεία.

Η νόσος του Parkinson, η νόσος του Χάντινγκτον, η κυστική ίνωση και πολλές άλλες θανατηφόρες ασθένειες του ανθρώπου είναι κληρονομικές. Πολλοί καρκίνοι και καρδιαγγειακές παθήσεις προκαλούνται επίσης από γενετικά ελαττώματα. Η γονιδιακή θεραπεία είναι μια πολλά υποσχόμενη δυνατότητα για τη θεραπεία αυτών των ασθενειών.

Με τη βοήθεια γενετικώς τροποποιημένων ιών, το DNA εισάγεται στα κύτταρα προκειμένου να επισκευαστούν ή να αντικατασταθούν τα ελαττωματικά γονίδια. Μέσω αυτής της μεθόδου, επιστήμονες από το Γερμανικό Κέντρο German Primate Center (DPZ) έχουν ανακαλύψει μια ταχύτερη και πιο αποτελεσματική θεραπεία για τα κύτταρα.

Οι επιστήμονες άλλαξαν τη λεγόμενη κυτταρική σειρά HEK293 που χρησιμοποιείται για την παραγωγή θεραπευτικών ιών. Τα κύτταρα στη συνέχεια παράγουν μια πρωτεΐνη που ονομάζεται CD9 σε μεγάλες ποσότητες. Επιπλέον, τροποποίησαν τους ιούς για γονιδιακή μεταφορά με τέτοιο τρόπο ώστε το CD9 να είναι ενσωματωμένο στη μεμβράνη του περιβλήματος τους. Αυτοί οι γενετικοί χειρισμοί είχαν ως αποτέλεσμα ταχύτερη και αποτελεσματικότερη μόλυνση των κυττάρων-στόχων. Η προκύπτουσα υψηλότερη ταχύτητα μεταφοράς DNA στα κύτταρα-στόχους υπόσχεται νέα και βελτιωμένη θεραπεία γονιδιακής θεραπείας.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Molecular Therapy.

Η ικανότητα των ιών να εισάγουν το γενετικό τους υλικό στα κύτταρα-ξενιστές χρησιμοποιείται ως εργαλείο γονιδιακής θεραπείας . Αυτά τα “γονιδιακά οχήματα” αποτελούνται από τροποποιημένους ιούς, τους λεγόμενους ιικούς φορείς . Είναι εξοπλισμένα με πλήρως λειτουργικά γονίδια για να αντικαταστήσουν τα ελαττωματικά γονίδια που προκαλούν νόσο στα κύτταρα. Ωστόσο, η προϋπόθεση είναι ότι οι ιοί αναγνωρίζουν και μολύνουν τα αντίστοιχα κύτταρα.

«Στη μελέτη μας, θέλαμε να μάθουμε αν ήταν δυνατόν να βελτιωθεί το ποσοστό μόλυνσης των ιικών παραγόντων και με ποιο τρόπο», ανέφερεο Jens Gruber, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. «Αυτή τη στιγμή, τα ποσοστά μόλυνσης, ανάλογα με τα κύτταρα-στόχους , είναι συχνά περίπου 20%, κάτι που δεν επαρκεί για ορισμένες θεραπείες».

Για να το αλλάξουν αυτό, οι ερευνητές εξέτασαν την παραγωγή των λεγόμενων εξωσωμάτων για να μάθουν πώς να χρησιμοποιήσουν αυτόν τον μηχανισμό για να καταστούν αποτελεσματικότεροι οι φορείς του ιού. Τα εξωσωματίδια είναι μικρά κυστίδια μεμβράνης γεμάτα με πρωτεΐνες, RNA ή άλλα μόρια. Χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά στοιχείων κυττάρων και για τη διακυτταρική επικοινωνία.

«Ο σκοπός μας ήταν να βελτιώσουμε την παραγωγή των ιών και την αποτελεσματικότητά τους, ενισχύοντας την εξωσωματική παραγωγή στα κύτταρα», εξήγησε ο Gruber σχετικά με τη συνάφεια των κυστιδίων μεταφοράς για τη μελέτη.

Προκειμένου να παραχθούν μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης CD9, ο Gruber και η ομάδα του μετέτρεψαν γενετικά τις κυτταρικές γραμμές HEK293 που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ιικών φορέων. Αυτή η πρωτεΐνη είναι γνωστή για τη λειτουργία της στην κυτταρική κίνηση, την επαφή κυττάρου με κυττάρου και τη μεμβρανική σύντηξη. Η υπόθεση ήταν αν θα μπορούσε να διαδραματίσει ρόλο στην εξωσωματική παραγωγή. Επιπλέον, οι επιστήμονες ενσωμάτωσαν την πρωτεΐνη CD9 στη μεμβράνη του περιβλήματος των ιικών φορέων.

«Ήμασταν σε θέση να παρατηρήσουμε δύο πράγματα», λέει ο Gruber. «Πρώτον, σε σύγκριση με τα μη κατεργασμένα κύτταρα ΗΕΚ293, η παραγωγή εξωσωμάτων στα κύτταρα ΗΕΚ293-CD9 αυξήθηκε σημαντικά, πράγμα που υποδηλώνει έναν κρίσιμο ρόλο της πρωτεΐνης στον σχηματισμό εξωσωμάτων. Δεύτερον, η ενσωμάτωση της πρωτεΐνης CD9 στην ιική μεμβράνη έχει βελτιωθεί σημαντικά, η οποία παρατηρήθηκε σε έναν αυξημένο αριθμό μολυσμένων κυττάρων-στόχων που μεταφέρουν το επιθυμητό γονίδιο χωρίς την εφαρμογή επιπλέον φορέων ιών».

Η αυξημένη ποσότητα CD9 στον ιό είχε ως αποτέλεσμα υψηλότερο ποσοστό μόλυνσης περίπου 80%. Η πρωτεΐνη φαίνεται ότι έχει άμεση επίδραση στην παραγωγή εξωσωμάτων και στην αποτελεσματικότητα του ιού, η οποία δεν έχει περιγραφεί προηγουμένως. «Τα αποτελέσματα της μελέτης, μας παρέχουν μια καλύτερη κατανόηση του σχηματισμού των εξωσωμάτων, καθώς και της παραγωγής ιών στα κύτταρα», πρόσθεσεο Gruber. «Αυτά τα ευρήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καταστήσουν αποτελεσματικότερες τις σημερινές χρησιμοποιούμενες θεραπείες των γονιδίων που βασίζονται στους ιούς. Επιπλέον είμαστε σε θέση να αποφύγουμε εντελώς τη χρήση ιών και να χρησιμοποιήσουμε μόνο εξωσώματα για τη μεταφορά του γενετικού υλικού στα κύτταρα – στόχους».

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Παρακαλώ εισάγετε το σχόλιο σας!
Παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας