Úprava genů zastavuje šíření mutace
zdroj: www.huntingtondiseasenews.com, původní článek zde.
Zavedení malých přerušení do abnormálně dlouhé expanze CAG repetic, která způsobuje Huntingtonovu chorobu, může stabilizovat nebo dokonce zkrátit délku tohoto úseku DNA, což by mělo zpomalit progresi onemocnění.
Toto jsou zjištění studie, která testovala editaci bází, techniku, která mění jeden stavební blok DNA najednou, aniž by se samotná DNA štěpila, v buňkách odvozených od pacientů Huntingtonova studie a v myším modelu onemocnění.
Vědci pozorovali některé změny mimo cíl – známé úzké místo v editaci bází – ale většina z nich se vyskytla v oblastech DNA, které neobsahují genetické instrukce pro produkci proteinů, což snižuje riziko nežádoucích vedlejších účinků u pacientů.
„Než budeme vědět, zda by narušení těchto repetic pomocí editoru bází mohlo být schůdnou terapeutickou strategií pro léčbu pacientů, bude zapotřebí mnohem více studií," uvedl v tiskové zprávě institutu David Liu, PhD, hlavní autor studie z Broad Institute v Massachusetts . „Schopnost objasnit biologické důsledky přerušených repetic je však skutečně užitečným a důležitým milníkem."
Studie s názvem „ Úprava bází trinukleotidových repetic, které způsobují Huntingtonovu chorobu a Friedreichovu ataxii, snižuje expanzi somatických repetic v buňkách pacientů a u myší " byla publikována v časopise Nature Genetics .
Přirozené změny napodobené v laboratoři
Huntingtonovu chorobu způsobují mutace v genu HTT, který obsahuje genetické instrukce pro produkci bílkoviny huntingtinu, potřebné pro normální funkci nervových buněk. Gen HTT obsahuje segment, ve kterém se trio stavebních bloků DNA – cytosin (C), adenin (A) a guanin (G) – obvykle objevuje 10 až 35krát za sebou.
U Huntingtonovy choroby je CAG repetice rozšířena na 36 nebo více kopií, což vede k delší verzi proteinu huntingtin, než je obvyklé, která je toxická pro nervové buňky. To může vést k řadě příznaků a čím delší je CAG repetice, tím dříve a závažnější se příznaky obvykle objevují.
Opakované expanze CAG nejsou stabilní a v průběhu života se mohou prodlužovat. Předpokládá se, že tyto somatické expanze přispívají k nástupu a progresi onemocnění.
U některých pacientů se v rámci opakující se sekvence přirozeně vyskytují změny jednotlivých písmen – známé jako přerušení – a jsou spojeny se sníženým rizikem somatické expanze a přenosu mutací na potomky, opožděným nástupem a progresí onemocnění a mírnějšími příznaky.
„Tato přerušení mají stabilizovat repetice a potlačit expanzi somatických repetic," napsali vědci, kteří se rozhodli tyto změny napodobit v laboratoři pomocí editace bází.
Tato technika byla použita ke změně některých CAG repetic na CAA, což je trio stavebních bloků DNA, které kódují stejný stavební blok proteinu jako CAG. I když tato změna neovlivňuje výsledný protein huntingtin, může DNA stabilizovat a snížit pravděpodobnost somatické expanze.
Přerušení sekvencí DNA má stabilizační účinek, tvrdí vědci
Vědci testovali různé verze editoru bází, řízeného molekulou RNA navrženou tak, aby ji nasměrovala k cíli, aby změřili počet kopií genů, kde se alespoň jeden CAG změnil na CAA v laboratorně pěstovaných lidských buňkách. V průměru bylo 44 % až 62 % kopií genů upraveno pomocí šesti nejlepších strategií úpravy bází.
Aby se snížilo riziko nechtěných změn, vědci dále vylepšili jednu z těchto strategií a stali se z ní nejvýkonnější editační nástroj. Následně byl nazván CAG-CBE.
V laboratorně vypěstovaných buňkách od lidí s Huntingtonovou chorobou – obsahujících jednu mutovanou kopii genu HTT se 48 až 180 CAG repeticemi – CAG-CBE úspěšně přerušila CAG repetice v mutovaném genu u 66 % až 82 % buněk.
Na rozdíl od neošetřených buněk, kde počet CAG repetic nadále rostl, v upravených buňkách zůstala délka CAG repetic regionů stabilní nebo se dokonce zkrátila.
CAG-CBE způsobil úpravy i mimo cíl, což znamená, že vedl k přerušení CAG repetic v jiných sekvencích DNA, ale většina těchto změn se vyskytla v oblastech, které nekódují proteiny. Pro pochopení bezpečnosti CAG-CBE je však zapotřebí dalšího testování.
Tato studie nejenže poprvé ukazuje, že vyvolání přerušení má výrazný stabilizační účinek na repetice, ale že námi použitý přístup úpravy bází lze také aplikovat ke studiu jakékoli z více než tuctu podobných genetických poruch.
Tým poté použil modifikovaný, neškodný adenovirus typu 9 k přímému doručení CAG-CBE do mozkových buněk myšího modelu Huntingtonovy choroby. Po téměř šesti měsících byly detekovány přerušení CAA u více než 70 % kopií HTT v mozkových buňkách, což také ukázalo významné snížení délky CAG repetic.
Podobné nálezy byly pozorovány při použití podobného, ale odlišného přístupu k úpravě bází v myším modelu Friedreichovy ataxie , což je neurologický stav způsobený nadměrným počtem GAA repetic v genu zvaném FXN .
„Tyto úpravy snížily opakování repetic CAG a GAA, čímž napodobily stabilní "kopie genů nezpůsobující onemocnění", které se přirozeně vyskytují u lidí," napsali vědci.
Vědci také pracují na novém přístupu, který by mohl nahradit nadměrné množství opakujících se úseků způsobujících onemocnění kratším a stabilnějším počtem opakování najednou.