Η γονιδιακή επεξεργασία αποτελεί σήμερα ένα από τα πιο ελπιδοφόρα πεδία της ιατρικής και της βιοτεχνολογίας, προσφέροντας τη δυνατότητα να διορθωθούν γενετικά ελαττώματα που προκαλούν σοβαρές ασθένειες. Η εξέλιξη της τεχνικής prime editing, που βασίζεται στο σύστημα CRISPR, έχει ήδη φέρει σημαντικές βελτιώσεις, επιτρέποντας την ακριβή τροποποίηση του DNA χωρίς να δημιουργούνται κοψίματα και στις δύο αλυσίδες του DNA. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα υπήρχε ένας μικρός, αλλά σημαντικός κίνδυνος να εισαχθούν ανεπιθύμητες μεταλλάξεις, που θα μπορούσαν να έχουν αρνητικές επιπτώσεις, όπως η πιθανότητα ογκογένεσης.
Επιστήμονες του ΜΙΤ κατάφεραν να μειώσουν δραστικά τα λάθη αυτά, παρουσιάζοντας μια νέα εκδοχή του prime editor, την οποία ονόμασαν vPE. Η ανακάλυψη αυτή δημοσιεύθηκε σε ένα σημαντικό άρθρο στο Nature, και σηματοδοτεί μια σημαντική πρόοδο στην τεχνολογία της γονιδιακής επεξεργασίας. Το νέο σύστημα μειώνει τα σφάλματα κατά 60 φορές σε σχέση με τις προηγούμενες εκδοχές, κάνοντας τις διορθώσεις στο DNA πιο ασφαλείς και αξιόπιστες.
Η τεχνική prime editing λειτουργεί με τη χρήση μιας τροποποιημένης πρωτεΐνης Cas9, που κόβει μόνο μια από τις δύο αλυσίδες του DNA και δημιουργεί μια «φτερούγα» όπου μπορεί να ενσωματωθεί η νέα γονιδιακή αλληλουχία. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζονταν ήταν η ανταγωνιστική επανένωση της παλιάς αλυσίδας DNA, που μπορούσε να προκαλέσει λανθασμένη ενσωμάτωση ή «indels», δηλαδή ακραίες μεταλλάξεις. Η ομάδα του MIT προσπάθησε να αντιμετωπίσει αυτόν τον περιορισμό τροποποιώντας την πρωτεΐνη Cas9 ώστε να κόβει DNA σε θέσεις λίγο διαφορετικές από την καθιερωμένη, αποσταθεροποιώντας έτσι την παλιά αλυσίδα και διευκολύνοντας την σωστή τοποθέτηση της νέας αλληλουχίας.
Μέσω στοχευμένων μεταλλάξεων στην Cas9, οι ερευνητές κατάφεραν πρώτα να μειώσουν τα λάθη στο 1/20 του αρχικού επιπέδου. Στη συνέχεια, με συνδυασμό δύο διαφορετικών μεταλλάξεων, τα λάθη μειώθηκαν ακόμη περισσότερο, στο 1/36. Τέλος, ενσωματώνοντας τις βελτιώσεις σε μια πιο ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική που σταθεροποιεί το RNA-πρότυπο της νέας αλληλουχίας, δημιούργησαν το πρωτότυπο vPE. Αυτό έφερε τη μείωση του ρυθμού λαθών σε 1/101 και ακόμα 1/543 σε συγκεκριμένες λειτουργίες, αποτελέσματα που δοκιμάστηκαν και σε ανθρώπινα αλλά και σε ποντικά κύτταρα.
Η σημασία αυτής της ανακάλυψης είναι πολλαπλή. Αφενός, η βελτίωση στην ακρίβεια καθιστά τις γονιδιακές θεραπείες πιο ασφαλείς, μειώνοντας τον κίνδυνο ανεπιθύμητων μεταλλάξεων που μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρές παρενέργειες ή ακόμα και σε καρκίνο. Αφετέρου, η νέα τεχνολογία δεν προσθέτει περιπλοκές στη διαδικασία παράδοσης του editor στα κύτταρα, που παραμένει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη γονιδιακή θεραπεία.
Επιπλέον, η ομάδα εργασίας του ΜΙΤ δηλώνει πως η νέα πλατφόρμα θα βοηθήσει όχι μόνο στις επεμβάσεις για τη θεραπεία γενετικών νόσων, αλλά και στη βασική έρευνα, όπως τη μελέτη ανάπτυξης ιστών, την παρακολούθηση εξέλιξης καρκινικών κυττάρων και την ανάλυση της απόκρισης σε φάρμακα. Αυτό σημαίνει ότι το vPE θα μπορούσε να γίνει εργαλείο αναφοράς για πολλές εργαστηριακές μελέτες και να ενισχύσει τη βιοϊατρική έρευνα παγκοσμίως.
Τέλος, οι ερευνητές του ΜΙΤ συνεχίζουν να δουλεύουν πάνω σε περαιτέρω βελτιώσεις. Στόχος τους είναι η αύξηση της αποτελεσματικότητας και η ανάπτυξη μεθόδων για πιο στοχευμένη παράδοση του prime editor σε συγκεκριμένους ιστούς του σώματος, ώστε να γίνει πραγματικότητα μια νέα γενιά θεραπειών που θα μπορούν να διορθώνουν γενετικά προβλήματα με τη μέγιστη ασφάλεια και ακρίβεια.
Η επανάσταση στο prime editing που ξεκίνησε με αυτή την ανακάλυψη έχει μεγάλο αντίκτυπο στο μέλλον της ιατρικής, φέρνοντάς την ένα βήμα πιο κοντά σε θεραπείες που θα αλλάξουν τη ζωή πολλών ανθρώπων παγκοσμίως.
tanea.gr
