Progresele rapide din biologia moleculară aduc tot mai aproape ideea unor terapii care să repare direct erorile din materialul genetic, iar noile tehnologii urmăresc să facă aceste intervenţii mai precise şi accesibile pentru cât mai mulţi pacienţi. Acum, o echipă de cercetători, de la Universitatea Texas - Austin, din Statele Unite, a dezvoltat o metodă îmbunătăţită de editare genetică, capabilă să corecteze numeroase mutaţii ale ADN-ului într-un singur pas, ceea ce ar putea schimba modul în care sunt tratate bolile genetice cu cauze variate.
Unele afecţiuni ereditare, precum fibroza chistică, hemofilia sau boala Tay Sachs, implică multiple mutaţii răspândite în genom, iar tipul şi numărul acestora pot diferi considerabil între pacienţi, chiar dacă diagnosticul este acelaşi. Această variabilitate face dificilă proiectarea unor terapii genice care să funcţioneze pentru grupuri mari de pacienţi, nu doar pentru cei cu mutaţii specifice.
Noua tehnică, creată la UT Austin, oferă precizie şi eficienţă superioare metodelor anterioare şi poate corecta simultan mai multe mutaţii asociate bolii în celule de mamifer. Cercetătorii au folosit-o şi pentru a repara mutaţii legate de scolioză în embrioni de peşte-zebră.
Abordarea se bazează pe retroni, componente genetice întâlnite la bacterii, care le ajută să se apere de infecţiile virale.
Este pentru prima dată când retronii au fost utilizaţi pentru a corecta o mutaţie care cauzează boli la vertebrate, ceea ce deschide posibilităţi noi pentru terapia genică la oameni.
Potrivit autorilor, multe dintre metodele actuale de editare genetică se pot aplica doar la una sau două mutaţii, astfel că mulţi pacienţi cu forme mai rare ale bolii nu pot beneficia de ele.
În noul sistem, o singură platformă retron poate înlocui o porţiune lungă de ADN deteriorat cu una sănătoasă.
Întrucât repară întregul segment, nu o singură mutaţie, aceeaşi intervenţie poate corecta mutaţii diferite aflate în aceeaşi regiune, fără adaptări suplimentare pentru fiecare profil genetic individual.
Celule umane editate cu noua tehnologie de editare genetică bazată pe retroni. Punctele portocalii marchează editările reuşite ale genelor. Punctele verzi indică un marker proteic fluorescent de pe suprafaţa mitocondriilor. Credit imagine: You-Chiun Chang - UT Austin
Echipa îşi propune să dezvolte instrumente standardizate, „off-the-shelf”, care să poată trata un grup larg de pacienţi dintr-o singură intervenţie, ceea ce ar simplifica şi procesul de reglementare, fiind necesară o singură aprobare pentru utilizarea unor astfel de terapii genice.
Încercările anterioare de a folosi retronii pentru editare genetică în celule de mamifer au avut rezultate foarte limitate, introducând ADN nou în aproximativ 1,5% dintre celulele ţintă.
Metoda celor de la UT Austin a crescut acest procent la circa 30% dintre celulele vizate, iar cercetătorii consideră că eficienţa ar putea fi îmbunătăţită şi mai mult prin optimizări ulterioare.
Un avantaj suplimentar este că sistemul cu retroni poate fi livrat sub formă de ARN, ambalat în nanoparticule lipidice concepute să depăşească dificultăţile de administrare întâlnite la multe instrumente standard de editare genetică.
Cercetătorii aplică acum acestă tehnologie în fibroza chistică, o boală determinată de mutaţii ale genei CFTR, asociate cu mucus pulmonar dens, infecţii persistente şi deteriorare progresivă a plămânilor.
O finanţare recentă de la organizaţia non-profit Emily’s Entourage, axată pe aproximativ 10% dintre pacienţii cu fibroză chistică care nu răspund la terapiile actuale, sprijină aceste eforturi.
Echipa a început să înlocuiască regiuni defecte ale genei CFTR în modele celulare care reproduc procesele bolii şi intenţionează să extindă studiile la celule ale căilor aeriene obţinute direct de la pacienţi cu fibroză chistică.
Autorii arată că metodele clasice de editare genetică sunt eficiente mai ales pentru o singură mutaţie şi sunt scumpe de adaptat, astfel că terapiile genice se concentrează de obicei pe mutaţiile cele mai frecvente.
În fibroză chistică există însă peste o mie de mutaţii care pot cauza boala, iar dezvoltarea unei terapii pentru variante foarte rare nu este rentabilă din punct de vedere financiar pentru companiile de biotehnologie din domeniul medical.
Prin înlocuirea unei regiuni întregi de ADN defect cu una normală, metoda bazată pe retroni ar putea fi utilă pentru mult mai mulţi pacienţi cu fibroză chistică.
Cu sprijinul unei finanţări suplimentare de la Cystic Fibrosis Foundation, echipa va continua cercetări similare asupra regiunii din gena CFTR unde se află cele mai frecvente mutaţii care provoacă fibroză chistică.
Studiul a fost publicat în revista Nature Biotechnology, cu finanţare din partea Retronix Bio şi a Fundaţiei Welch.
