Naukowcy stworzyli nowe narzędzie do edycji genów CRISPR. Przy jego pomocy można „wyciszać” dodatkowy chromosom powodujący zespół Downa. Jak na razie wyniki badań są bardzo obiecujące. Możliwe będzie wyciszanie genu odpowiedzialnego za zespół Downa już w życiu płodowym.
Osoby z zespołem Downa posiadają dodatkową kopię chromosomu 21, co daje im 47 chromosomów zamiast standardowych 46.
„Z powodu tej dodatkowej kopii wiele genów ulega uszkodzeniu i przyczynia się do upośledzenia funkcji poznawczych i wczesnego wystąpienia choroby Alzheimera” – stwierdził w publikacji kierujący badaniami dr Volney Sheen z Beth Israel Deaconess Medical Center w Bostonie.
Zespół kierowany przez Sheena przedstawił w sprawozdaniu z badań „A modified CRISPR/Cas9 approach in silencing the triplication in Down syndrome: A treatment path XISTs” opublikowanym w „Proceedings of the National Academy of Sciences”, efekty prób wyciszenia całego chromosomu. Naukowcy z Beth Israel Deaconess Medical Center i Harvard Medical School znaleźli sposób na jednoczesne wyciszenie znacznej części aktywności dodatkowego chromosomu w komórce, mimo iż do tej pory terapia genowa ukierunkowana była na jeden lub dwa geny. Volney Sheen stwierdził, że nie jest jasne, który z setek genów na dodatkowym chromosomie odpowiada za te skutki, wyciszenie całego chromosomu jest więc podejściem optymalnym.
Próba naprawienia błędu genetycznego powodującego zespół Downa jest dość oczywista – każda biologiczna samica ma dwa chromosomy X w większości komórek. U zdrowych kobiet biologicznych gen o nazwie XIST naturalnie wycisza dodatkowy chromosom X, który jest obecny we wszystkich komórkach żeńskich z wyjątkiem komórek jajowych. Naukowcy przypuszczali wcześniej, że wstawienie XIST do dodatkowego chromosomu 21 spowoduje jego wyciszenie, aby zapobiec podwójnej dawce instrukcji genetycznych. To właśnie XIST naturalnie wyłącza jeden z chromosomów. Zespół zmodyfikował narzędzie edycji genów CRISPR/Cas9 (często używanej jak molekularne nożyczki do cięcia lub edycji sekwencji DNA), aby wstawić gen XIST do dodatkowego chromosomu 21 i go wyciszyć.
Na początku cała technikę przetestowano w laboratorium wykorzystując ludzkie komórki macierzyste zawierające dodatkowy chromosom 21. Jak się okazało według badaczy eksperyment zakończył się powodzeniem, „zmodyfikowana metoda CRISPR znacząco zwiększyła wydajność integracji (od 20 do 40%) długiego genu XIST (14 kb) do dodatkowego chromosomu 21”. Oznacza to, że zmodyfikowana metoda CRISPR zespołu badawczego poprawiła integrację genu XIST z dodatkowym chromosomem około 30-krotnie w porównaniu z konwencjonalną metodą CRISPR.
„Zmodyfikowana metoda CRISPR z wykorzystaniem XIST toruje drogę do leczenia zespołu Downa i innych aneuploidii” – stwierdzili badacze.
Kwestia wyciszenia całego chromosomu dyskutowana była przez ostatnią dekadę, jednak ograniczenia techniczne sprawiały, że próby wstawienia genu często kończyły się niepowodzeniem. Jak zauważył dr Sheen, jednym z wyzwań było to, że XIST musi zostać wstawiony tylko do jednej z trzech kopii chromosomu 21 w komórce, i to w jak największej liczbie komórek.
Obecne podejście, według specjalistów zajmujących się chorobą Downa, stanowi znaczący przełom, mimo iż nie wyciszyło chromosomów w większości komórek. Jest to jednak „w zasięgu następnego roku lub dwóch” stwierdzają badacze. Możliwe jest bowiem ukierunkowanie działania na konkretną kopię chromosomu w komórkach bez powodowania rozległych uszkodzeń w innych komórkach.
Dr Ryotaro Hashizume ze Szpitala Uniwersyteckiego Mie w Japonii pracujący nad podstawami Zespołu Downa jest ostrożny. Uważa, że badania są „obiecujące”, zaś skuteczność wstawiania genu XIST jest „generalnie dość znacząca”, ale jak stwierdził w branżowym portalu Medscape konieczne jest „wyjście poza poziom komórkowy”. Ponadto, potrzebne będą modele zwierzęce nie tylko do powtórzenia tego, co osiągnął zespół, ale także do wykazania, że wyciszenie dodatkowego chromosomu może poprawić zdrowie fizyczne i poznawcze.
Zespół Sheena z kolei obiecuje początek takich właśnie badań już w obecnym roku.
Według waszyngtońskiego Narodowego Towarzystwa Zespołu Downa, około 1 na 640 dzieci w Stanach Zjednoczonych rodzi się z tym schorzeniem. To sprawia, że jest to najczęstsza choroba chromosomalna w USA. Nieco lepsze są wyniki dla Unii Europejskiej, gdzie z Zespołem Downa rodzi się 1 dziecko na ponad 700, jednak ostatnio zarówno w USA, jak i w UE liczba dzieci z zespołem Downa rośnie. Wzrost ten przypisywano późniejszemu niż jeszcze dekadę temu wiekowi matek i ojców, ale ostatnio opublikowane badania obaliły ten pogląd. Obecnie uważa się, że za wzrost liczby dzieci z Zespołem Downa mogą odpowiadać uwarunkowania dziedziczne związane z chorobami genetycznymi w rodzinie oraz uwarunkowania lokalne odpowiedzialne za zatrucie środowiska naturalnego, co przyczynia się do takich mutacji.
