Stosując innowacyjną technikę terapii genowej, tzw. edycję genomu, naukowcy starali się wyleczyć zaburzenie krzepnięcia krwi spowodowane hemofilią u myszy. To pierwszy przypadek tak precyzyjnej edycji genomu wykonanej na żywym zwierzęciu i osiągającej klinicznie znaczące wyniki.

Wyniki te stanowią istotny krok naprzód w kilkudziesięcioletnim rozwoju terapii genowej – strategii leczenia poprzez korygowanie chorobotwórczych sekwencji DNA. W omawianym badaniu, naukowcy wykorzystali dwie wersje genetycznie zmodyfikowanego wirusa (wirusy adenoasjocjacyjne lub AAV) - jeden posiadał  enzymy tnące DNA w dokładne określonym miejscu oraz drugi niósł gen, który miał zostać skopiowany do sekwencji DNA komórki. Wszystko to wydarzyło się w komórkach wątroby myszy.

Nasze badania wskazują, że edycją genomu można na klinicznie istotnym poziomie usunąć wady genetyczne, mówi lider badań, Katherine A. High, MD, hematolog i ekspert terapii genowej ze Szpitala Dziecięcego w Filadelfii. Jest także kierownikiem badającym wpływ terapii genowej na leczenie hemofilii od ponad dziesięciu lat w szpitalnym Centrum Terapii Komórkowej i Molekularnej .

W czasie badań naukowcy korzystali z genetycznie modyfikowanych enzymów zwanych ZFNs (Zink Finger Nuclease), które działają jak molekularne „edytory tekstu", naprawiając zmutowane sekwencje DNA. Naukowcy odkryli jak zaprojektować ZFNs tak, aby były dopasowane do konkretnego fragmentu genomu. ZFNs specyficzne dla genu czynnika IX (F9) zostały zaprojektowane i zastosowane w połączeniu z sekwencją DNA, co przywróciło prawidłową funkcję genu.

Przy precyzyjnym celowaniu w określone miejsce chromosomu, ZFNs mają przewagę nad tradycyjnymi technikami terapii genowej, gdyż te mogą dostarczyć losowy gen w nieodpowiednie miejsce, z pominięciem naturalnych biologicznych elementów kontroli regulacyjnej genu. Takie nieprecyzyjne umiejscowienie genu niesie ze sobą ryzyko "mutagenezy insercyjnej", w którym enzymy naprawcze powodują nieoczekiwane zmiany, np. prowadzące do białaczki.

W hemofilii, dziedziczna mutacja pojedynczego genu wpływa ujemnie na zdolność pacjenta do prawidłowego krzepnięcia krwi, co prowadzi do spontanicznych, czasem zagrażających życiu krwawień. Dwie główne postacie choroby, która występuje praktycznie wyłącznie u mężczyzn, to hemofilia A i hemofilia B, spowodowane przez brak odpowiednio VIII i IX czynnika krzepnięcia. Pacjenci są leczeni z powodu częstych krwotoków. Metody leczenia są jednak kosztowne, a czasem prowokują organizm do produkcji przeciwciał, które potrafią niwelować działanie lecznicze stosowanych farmaceutyków.

W ramach ostatnich badań naukowcy wykorzystali inżynierię genetyczną do otrzymania szczepu myszy z hemofilią typu B, modelując chorobę występującą u ludzi. Przed rozpoczęciem leczenia, myszy nie posiadały wykrywalnych ilości IX czynnika krzepnięcia.

Wcześniejsze badania innych naukowców wykazały, że ZFNs mógłby dokonać edycji genomu w hodowli komórek macierzystych, które następnie wstrzyknięto myszom w leczeniu anemii sierpowatej. Jednak to podejście ex vivo nie jest możliwe w przypadku wielu ludzkich chorób genetycznych, które atakują całe narządy. Dlatego też omawianym badaniem testowano, czy edycja genomu była skuteczna, jeśli wykonywano ją bezpośrednio in vivo.

Zaprojektowano dwie wersje wektora wykorzystując wirusy adenoasjocjacyjne (AAV). Jeden wektor AAV wprowadził ZFNs który miał dokonywać edycji, drugi dostarczał prawidłowo funkcjonującej wersji genu F9. Ponieważ hemofilię mogą spowodować różne mutacje tego samego genu, doświadczenie ostatecznie prowadziło do zastąpienia siedmiu różnych sekwencji kodujących, obejmujących 95 procent przenoszących chorobę mutacji.

Myszom wstrzyknięto wektor terapii genowej zaprojektowany tak, aby docelowo znalazł się w wątrobie – tam bowiem produkowane są czynniki krzepnięcia krwi. Myszy, które otrzymały połączenie ZFN / gen w efekcie produkowały wystarczającą ilość czynnika krzepnięcia do zredukowania problemów z krzepliwością. Myszy kontrolne, które otrzymały wektory bez genu ZFNs lub minigenu F9, nie wykazały znaczącej poprawy w obiegu czynnika lub czasie krzepnięcia.

Poprawa utrzymywała się przez osiem miesięcy od czasu eksperymentu i przez te czas efekty terapii nie wykazały jej toksyczności ani wpływu na wzrost, przyrost masy ciała raz wątroby..

Ustaliliśmy, że możemy dokonać edycji genomu in vivo, w celu wytworzenia stabilnego i klinicznie znaczącego efektu terapeutycznego - podsumowała High. Musimy przeprowadzić dalsze badania, aby zamienić ten wniosek na bezpieczną, skuteczną metodę leczenia hemofilii i innych choroby wywołanych jednopunktową mutacją, ale wygląda to na obiecującą strategią terapii genowej. Przeniesienie terapii z myszy na ludzi to długi proces, trwający niemal dwie dekady, ale teraz możemy ujrzeć pozytywne wyniki w zakresie leczenia chorób dziedzicznych: od schorzeń siatkówki po hemofilię. Zaadaptowanie techniki leczenia in vivo za pomocą edycji genomu będzie wymagać czasu, potrwa, zanim stanie sie ona techniką terapeutyczną, ale sądzę, że jest to kolejny cel w rozwoju terapii genetycznej ".

Oprac. Joanna Roga

 Źródło: sciencedaily.com