Genų redagavimas smegenyse be operacijos: mokslininkai ultragarsu pasiekė tai, kas anksčiau buvo itin sudėtinga

Sekite TechNaujienos Google

Genų redagavimas iki šiol dažnai priminė labai tikslų įrankį, kurį sunku nukreipti į vieną mažą organizmo vietą. Mokslininkai gali pasirinkti geną, tačiau ne visuomet gali lengvai pasakyti, kurioje audinio srityje jis turėtų būti pakeistas. Stanfordo universiteto komanda pademonstravo naują metodą: nukreipti ultragarso bangas į pasirinktą vietą smegenyse ir taip įjungti genų redagavimo sistemą be chirurginio implanto.

Spalio 28 d. paskelbtame Stanfordo neurologijos instituto pranešime aprašoma technologija, jungianti CRISPR šeimos genų redagavimo baltymą, šviesą išskiriančias nanodaleles ir fokusuotą ultragarsą. Pats mokslinis darbas žurnale „Cell“ buvo publikuotas rugsėjo 28 d. Svarbiausia: eksperimentai atlikti pelėse, o ne žmonių klinikoje, todėl pranešti apie jau sukurtą gydymą būtų neteisinga.

Metodas reikalingas todėl, kad šviesa žmogaus audiniais sklinda sunkiai. Daugelį genų redagavimo sistemų mokslininkai išmokė reaguoti į šviesos signalą, tačiau giliai smegenyse esantiems audiniams pasiekti neretai reikėtų operacijos ar implanto. Ultragarsas gali prasiskverbti gerokai giliau, bet pats savaime nebuvo tinkamas tam tikroms šviesa valdomoms baltymų sistemoms aktyvuoti.

Stanfordo tyrėjai šiuos du fizikinius reiškinius sujungė. Pasirinktą audinio vietą pasiekusios ultragarso bangos sužadina ten esančias nanodaleles, jos išskiria šviesą, o ši aktyvuoja specialiai sumažintą ir jautresnį CRISPR-Cas12f variantą. Taigi ultragarsas tiesiogiai „nekirpa“ DNR – jis įjungia biologinį įrankį konkrečioje vietoje. Tokį skirtumą verta suprasti, nes technologijos tikslumas kyla iš kelių tarpusavyje suderintų komponentų.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Lenkija už 84 mln. eurų perka radarus prieš mažus dronus – stiprins NATO rytinio flango apsaugą

4 min. skaitymo • prieš 2 val

„Saab“ pristatė naują apsaugą nuo grėsmių po vandeniu: svarbi žinia ir Baltijos jūrai

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Netikėtas atradimas: pelėms Parkinsono ligą primenantys simptomai išnyko be gydymo – kas nutiko smegenyse?

Visi naujausi straipsniai →

Norėdama patikrinti vietos tikslumą, komanda naudojo iš anksto genetiškai pakeistas peles. Jose tam tikro geno sutrikdymas turėjo sukelti švytėjimą. Ultragarsą nukreipus į vieną smegenų pusę, švytėjimas atsirado numatytoje srityje, o kitoje pusėje jo nebuvo. Tai rodo galimybę valdyti, kur vyksta reakcija, tačiau neįrodo, kad žmogaus neurologinė liga jau gali būti gydoma taip pat.

Kokias ligas tai ateityje galėtų padėti gydyti?

Vienas mokslininkų minimas galimas taikymas – neuropatinis skausmas. Teoriškai genų aktyvumą būtų galima keisti tik nervų sistemos dalyje, susijusioje su skausmu, nekeičiant jų kituose audiniuose. Tokia kryptis galėtų sumažinti nepageidaujamą poveikį, tačiau kol kas tai mokslinė galimybė, o ne klinikiniu tyrimu patvirtintas gydymo būdas.

Kitas pritaikymas susijęs su pačiais smegenų tyrimais. Neurologai galėtų išjungti ar įjungti pasirinktas genų programas labai tikslioje srityje ir stebėti, kaip keičiasi gyvūno elgsena bei nervų sistemos veikla. Tai padėtų suprasti, kurios smegenų grandinės susijusios su judėjimu, pojūčiais ar skausmu. Tokiems bandymams svarbi ir galimybė išvengti implanto sukeliamo papildomo audinių dirginimo.

Vis dėlto genų redagavimas gali turėti nepageidaujamų pokyčių, o nanodalelių elgesys organizme, ilgalaikė sauga ir tikslus dozavimas reikalauja dar daug tyrimų. Įrankis taip pat turi būti pristatytas į ląsteles, todėl neinvazinė aktyvacija nereiškia, kad visa procedūra jau tampa paprasta arba visiškai be kitų medicininių intervencijų. Mokslininkų rezultatus turi patvirtinti tolesni bandymai.

Nuo laboratorijos eksperimento iki gydymo – ilgas kelias

Stanfordo mokslininkai dabar siekia sukurti ir tokį metodo variantą, kuris genų aktyvumą laikinai įjungtų ar nuslopintų nekeičiant pačios DNR sekos. Taip pat svarstomas dėvimas ultragarso prietaisas, leidžiantis atlikti eksperimentus judančiuose gyvūnuose. Šios kryptys rodo, kad technologija dar kuriama ir optimizuojama, o klinikinės procedūros žmogui pradžia neskelbiama.

Apie kitus eksperimentinius medicinos sprendimus anksčiau pasakojome straipsnyje apie implanto bandymą su pelėmis. Abu tyrimai rodo, kiek naujų valdymo galimybių atveria mikroelektronikos ir biologijos derinys, tačiau svarbu neperšokti nuo įspūdingo bandymo iki pažado išgydyti ligą. Praktinė nauda paaiškės tik po išsamių saugos ir veiksmingumo tyrimų.

Nemaža dalis genų terapijos iššūkių susiję ne su tuo, ar geną įmanoma redaguoti laboratorijoje, bet su tinkamu poveikio laiku ir vieta. Vienose situacijose norima visam laikui pakeisti nepageidaujamą geno seką, kitose pakaktų tik laikinai pakeisti jo aktyvumą. Pastarasis kelias galėtų būti lengviau valdomas, tačiau ir jam reikėtų įrodyti saugumą, selektyvumą bei pakartojamumą. Todėl Stanfordo svarstomi laikino valdymo eksperimentai yra logiškas tyrimų tęsinys.

Pirmieji tokio metodo vertinimai greičiausiai orientuosis ne į įspūdingą vaizdo demonstraciją, o į labai konkrečius biologinius rodiklius. Tyrėjams reikės patikrinti, kokia dalis tikslinių ląstelių sureaguoja, ar nekeičiami pašaliniai genai, kiek laiko veikia nanodalelės ir kaip organizmas jas pašalina. Tik tokie duomenys leistų spręsti, ar sistemą apskritai verta svarstyti gydymo procedūroms žmonėms.