A génterápia elemeit és a génszerkesztést ötvöző hibrid megközelítés a ritka genetikai betegség kísérleti modelljét enyhébb formává változtatta, jelentősen javítva a túlélést - derült ki a Pennsylvaniai Egyetem és a Washingtoni Gyermek Nemzeti Kórház által vezetett több ügynökségi tanulmányból.

szerkesztés

A Science Advances folyóiratban online közzétett eredmények reményt kínálhatnak a veleszületett anyagcsere-hibákkal küzdő gyermekek és felnőttek számára.

A tanulmány az ornitin-transzkarbamiláz-hiánynak (OTCD) nevezett állapotra összpontosított, amely a karbamidciklus-rendellenességeknek nevezett állapotok családjában a leggyakoribb betegség - magyarázza Mark L. Batshaw, ügyvezető alelnök, főorvos és a Hivatalos Gyermekek Országos Akadémiai Tudós.

Ezek a betegségek körülbelül 30 000 embert érintenek, és befolyásolják a szervezet fehérjebontási módját az étrendben. A fehérjéket jellemzően egyes aminosavakba emésztik, amelyeket aztán újból felhasználva új fehérjéket hoznak létre a test számára.

A fehérje feleslegét azonban energiára bontják, ami megköveteli az aminoknak nevezett kémiai csoportok eltávolítását ezekből a molekulákból. Ezek az aminok ammóniává alakulnak, amely mérgező a sejtekre. De a máj által termelt karbamidciklus enzimjei az ammóniát ártalmatlan karbamidokká alakítják, amely a vizeletrendszeren keresztül ürül.

Dr. Batshaw, aki klinikájában gondozza ezeket a betegeket, elmagyarázza, hogy ez a folyamat elromolhat azoknál a betegeknél, akiknél az egyik karbamidciklus-enzim hiányában szenved, mérgező ammónia-felhalmozódáshoz vezethet, amely hányás és letargia epizódokat okoz, és végül kezelés nélkül kómához és halálhoz vezethet.

Míg az anya védelmet nyújthat az érintett magzatoknak a terhesség alatt, az ilyen állapotban született csecsemők gyakran az élet első hetében romlanak, és még a probléma diagnosztizálása előtt meghalhatnak.

Gyermekek és idősebb betegek esetében a kezelési lehetőségek nem optimálisak. Ide tartoznak az étrendi fehérje erősen korlátozó szedése
napi gyógyszer, amely eltávolítja a nitrogént a vérből vagy
májtranszplantáció a legsúlyosabb esetekben.

"Ezeknek a terápiáknak a révén a halálos betegséget a legtöbb beteg számára krónikussá tettük" - mondja Dr. Batshaw. "De a májtranszplantáción kívül még mindig nincs gyógyító megközelítés.".

Mivel ezeket a körülményeket genetikai mutációk okozzák, Dr. James M. Wilson, a Pennsylvaniai Egyetem és Dr. Batshaw különböző génterápiás megközelítéseket kipróbált az OTCD kezelésére, ennek a mutációnak hordozó kísérleti modelljével, amely mérsékelt formát replikál. ennek a betegségnek az emberekben.

Ez a megközelítés magában foglalja a preklinikai modellek fertőzését egy olyan vírussal, amely az OTC gén megfelelően működő formáját hordozza, amely útmutatást nyújt a hiányzó alapvető enzim, az ornitin-transzkarbamiláz előállításához. Míg ez a módszer idősebb állatoknál jól működött, gyors májnövekedésük miatt nem volt tartós hatással az újszülött állatokra.

A génszerkesztés néven ismert más megközelítés hatékonyan korrigálhatja a genom mutációit - magyarázza Dr. Batshaw. A Wilson és a Batshaw laboratóriumi orvosok sikeresen kezelték az OTCD-t egy kísérleti modellben, génszerkesztéssel, 2017-ben jelentették ezt az előrelépést. Mivel azonban ehhez a megközelítéshez egyedi vektorra van szükség egy adott mutáció kijavításához, nem alkalmazható univerzálisan a több mint 400 különböző mutációk, amelyek OTCD-t okozhatnak.

Az ebben a betegségben szenvedő betegek hosszú távú módjának keresése a mutáció típusától függetlenül a kutatók egy új megközelítést teszteltek, amely a génterápia elemeit egyesítette a CRISPR/Cas9 által közvetített génszerkesztéssel.

Létrehoztak egy vírusvektort, amely tartalmaz egy enzimet, amely szükséges a DNS célzott törésének létrehozásához, amely lépés a génszerkesztésben használatos. Azonban ahelyett, hogy egyszerűen kijavítaná a hibát, egy második vektor hordozza a helyes OTC génszekvencia másolatát. A két vektor egyszerre fordult elő.

Eredményeik azt mutatják, hogy a kísérleti újszülött modelleknél, akik ezt a kezelést kapták, az új gén sikeresen integrálódott a sejtekbe, és növekedésük során a májukban foltokká bővült, és egymás után több szükséges méregtelenítő enzimet termelt. Ezek a hatások ellentétben álltak azokkal az állatokkal, amelyek olyan vektort kaptak, amely nem célozta meg az érintett gént, vagy amelyeket nem kezeltek teljesen.

Amikor az állatokat nitrogénterheléssel fertőztük, azoknak, akiket a kombinált stratégia hatékonyan kezelt, a véráramukban a kezeletlen állatokhoz képest körülbelül 60% -kal alacsonyabb volt az ammóniaszint. Míg az összes kezelt állat túlélte a hétnapos próbát, a kezeletlenek csak mintegy negyede élte meg.

Bár ennek a megközelítésnek több akadályt kell leküzdenie, mielőtt elérhetővé válna a klinikán, ideértve a többi preklinikai modellben végzett biztonsági vizsgálatokat, valamint az embereken végzett biztonságossági és hatékonysági vizsgálatokat, ígéretes lehet az OTCD, valamint számos más.

"Elméletileg ez gyógyító megközelítést jelenthet az OTCD számára" - mondja Dr. Batshaw. "És ha ez bevált, akkor létrehozhatunk hasonló sablonokat más kapcsolódó rendellenességek kezelésére.".