Z tego artykułu dowiesz się:
- Jak działa przełomowa technologia, która pozwala zdalnie i odwracalnie kontrolować aktywność genów?
- Jakie fundamentalne problemy dotychczasowych terapii genowych rozwiązuje nieinwazyjny „przełącznik”?
- W jaki sposób to odkrycie może zrewolucjonizować leczenie chorób neurodegeneracyjnych, w tym alzheimera i depresji?
Tradycyjna terapia genowa kojarzy się zazwyczaj z jednorazową, inwazyjną i przede wszystkim nieodwracalną interwencją. Jeśli wprowadzony do organizmu gen wywoła niepożądane skutki uboczne, lekarze mają bardzo ograniczone możliwości wyhamowania jego aktywności. Odpowiedzią na ten problem może być przełomowy system opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Dongguk w Seulu.
Biologiczny kod aktywacji
Zespół pod kierunkiem prof. Jongpila Kima oraz doktorantki Yerim Hwang z Instytutu Komórek Macierzystych i Medycyny Regeneracyjnej skonstruował przełącznik genowy, który można włączać i wyłączać z zewnątrz za pomocą pól elektromagnetycznych (EMF). Wyniki badań, opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma „Cell”, otwierają nowy rozdział w inżynierii biomedycznej. Badacze rozpoczęli eksperymenty od naświetlania tkanki mózgowej myszy polem o natężeniu 2,0 militesli i częstotliwości 60 herców – dokładnie takiej samej, z jaką płynie standardowy prąd zmienny w sieciach domowych w USA (w Europie to 50 Hz). Wykorzystując zaawansowane sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek, zidentyfikowali, że aktywność genu Lgr4 (koduje białko receptorowe na powierzchni komórek, które odgrywa kluczową rolę w rozwoju tkanek, regeneracji oraz funkcjonowaniu komórek macierzystych) pod wpływem pola gwałtownie rosła. Jego regulatorowy region promotorowy stał się fundamentem przełącznika Ei (ang. Electromagnetic field-inducible) – za jego pomocą można zdecydować o tym, kiedy, gdzie i z jaką siłą dany gen ma zacząć produkować białko.
Czytaj więcej
Australijscy naukowcy opracowali technologię inżynierii białek, która skróci procesy zachodzące w komórkach ssaków. Naśladuje ona dobór naturalny,...
Eksperci twierdzą, że kluczem do sukcesu okazało się zrozumienie mechanizmu detekcji sygnału. Ogólnogenomowy skrining CRISPR-Cas9 wskazał białko cytochrom b5 typu B (Cyb5b) jako prawdopodobny sensor molekularny odbierający bodźce.
– Może to być pierwszy opisany molekularny sensor pól elektromagnetycznych – podkreślił prof. Jongpil Kim w oświadczeniu opublikowanym przez uczelnię.
Zamiast prostego wzrostu stężenia wapnia, stymulacja wywołuje specyficzne, rytmiczne oscylacje jonowe, działające niczym precyzyjny biologiczny kod. U zmodyfikowanych myszy ekspozycja aktywowała geny w wybranych narządach, a po wyłączeniu pola ich ekspresja wracała do poziomu wyjściowego. I to zaledwie w ciągu 24 godzin.
Nadzieja w walce z alzheimerem i depresją
Praktyczny potencjał technologii przetestowano w wielu zróżnicowanych modelach przedklinicznych. Zespół wykorzystał przełącznik Ei do stworzenia modelu choroby Alzheimera, zastosowano także cykliczną ekspozycję na fale EMF w celu częściowego przeprogramowania komórkowego u starszych gryzoni. W innym eksperymencie, kontrolując gen Tph2, badacze przywrócili prawidłowy poziom serotoniny, co pozwoliło ograniczyć zachowania depresyjne u zwierząt. Co ważne, w trakcie testów nie odnotowano żadnych negatywnych skutków ubocznych.
Południowokoreańscy naukowcy wskazują, że to może zwiastować w przyszłości odejście od agresywnych procedur na rzecz tzw. terapii adaptacyjnych.
Czytaj więcej
Amerykańska firma Colossal Biosciences chce „przywrócić do życia” antylopę modrą – gatunek, który wyginął ponad 200 lat temu. Projekt budzi jednak...
– Ta technologia mogłaby odejść od terapii genowej opartej na pojedynczej, nieodwracalnej dawce i otworzyć drogę do prostszych, prowadzonych w czasie rzeczywistym terapii podawanych przez lekarzy, a nawet za pośrednictwem urządzeń noszonych na ciele – wskazuje Yerim Hwang.
Droga do zastosowań u ludzi wymaga jednak ostrożności. Wyniki pozostają w fazie przedklinicznej.
