Cercetătorii se îndreaptă spre vindecarea orbirii

În ultimele luni, chiar dacă atenția noastră a fost concentrată asupra epidemiei de coronavirus, au avut loc o serie de progrese științifice în tratarea bolilor care provoacă orbirea.

Cercetătorii de la Editas Medicine, cu sediul în SUA, și de la Allergan, cu sediul în Irlanda, au administrat CRISPR pentru prima dată unei persoane cu o boală genetică. Acest tratament de referință utilizează abordarea CRISPR pentru o mutație specifică într-o genă legată de orbirea infantilă. Mutația afectează funcționarea compartimentului de detectare a luminii din ochi, numit retină, și duce la pierderea celulelor de detectare a luminii.

Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, cel puțin 2,2 miliarde de oameni din lume au o anumită formă de deficiență vizuală. În Statele Unite, aproximativ 200.000 de persoane suferă de forme moștenite de boli ale retinei pentru care nu există tratament. Dar lucrurile au început să se schimbe în bine. Acum putem vedea lumina la capătul tunelului.

Sunt cercetător în domeniul oftalmologiei și al științelor vizuale și sunt deosebit de interesat de aceste progrese, deoarece laboratorul meu se concentrează pe proiectarea unor abordări noi și îmbunătățite de terapie genică pentru tratarea formelor ereditare de orbire.

Ochiul ca teren de testare pentru CRISPR – Terapia genică presupune inserarea copiei corecte a unei gene în celulele care au o greșeală în secvența genetică a acelei gene, recuperând funcția normală a proteinei din celulă. Ochiul este un organ ideal pentru a testa noi abordări terapeutice, inclusiv CRISPR. Acest lucru se datorează faptului că ochiul este partea cea mai expusă a creierului nostru și, prin urmare, este ușor de accesat.

Al doilea motiv este că țesutul retinian din ochi este protejat de mecanismul de apărare al organismului, care, în caz contrar, ar considera materialul injectat utilizat în terapia genică ca fiind străin și ar organiza un răspuns de atac defensiv. Un astfel de răspuns ar distruge beneficiile asociate tratamentului.

În ultimii ani, studiile revoluționare de terapie genică au deschis calea către primul medicament de terapie genică aprobat de Food and Drug Administration, Luxturna TM, pentru o boală devastatoare de orbire infantilă, amauroza congenitală Leber de tip 2.

Această formă de amauroză congenitală Leber este cauzată de mutații într-o genă care codifică o proteină numită RPE65. Proteina participă la reacții chimice care sunt necesare pentru a detecta lumina. Mutațiile diminuează sau elimină funcția RPE65, ceea ce duce la incapacitatea noastră de a detecta lumina – orbire.

Metoda de tratament dezvoltată simultan de grupuri de la Universitatea din Pennsylvania și de la University College London și Moorefields Eye Hospital a implicat inserarea unei copii sănătoase a genei mutante direct în spațiul dintre retină și epiteliul pigmentat retinian, țesutul situat în spatele retinei, unde au loc reacțiile chimice. Această genă a ajutat celula epiteliului pigmentat al retinei să producă proteina care lipsește și care este disfuncțională la pacienți.

Deși ochii tratați au prezentat o îmbunătățire a vederii, măsurată prin capacitatea pacientului de a naviga pe o pistă cu obstacole la diferite niveluri de lumină, nu este o soluție permanentă. Acest lucru se datorează lipsei tehnologiilor care pot fixa codul genetic mutant din ADN-ul celulelor pacientului.

O nouă tehnologie pentru a șterge mutația – În ultima vreme, oamenii de știință au dezvoltat un nou instrument puternic care face ca biologia și ingineria genetică să treacă în faza următoare. Această tehnologie revoluționară de editare genetică, care se numește CRISPR, le permite cercetătorilor să editeze direct codul genetic al celulelor din ochi și să corecteze mutația care cauzează boala.

Copiii care suferă de boala amauroza congenitală Leber de tip 10 îndură pierderea progresivă a vederii începând încă de la vârsta de un an. Această formă specifică de amauroză congenitală Leber este cauzată de o modificare a ADN-ului care afectează capacitatea genei – numită CEP290 – de a produce proteina completă. Pierderea proteinei CEP290 afectează supraviețuirea și funcția celulelor noastre de detectare a luminii, numite fotoreceptori.

O strategie de tratament constă în transmiterea formei complete a genei CEP290 folosind un virus ca vehicul de transmitere. Dar gena CEP290 este prea mare pentru a fi o încărcătură pentru viruși. Așa că a fost nevoie de o altă abordare. O strategie a fost de a fixa mutația prin utilizarea CRISPR.

Cei de la Editas Medicine au demonstrat pentru prima dată siguranța și dovada conceptului strategiei CRISPR în celule extrase din biopsia pielii unui pacient și pe animale primate neumane.

Aceste studii au dus la formularea primului studiu clinic de terapie genică CRISPR la om. Acest studiu de fază 1 și fază 2 va evalua în cele din urmă siguranța și eficacitatea terapiei CRISPR la 18 pacienți cu amauroză congenitală Leber de tip 10. Pacienții primesc o doză de terapie în timp ce se află sub anestezie, atunci când chirurgul de retină folosește un osciloscop, un ac și o seringă pentru a injecta enzima CRISPR și acizii nucleici în partea din spate a ochiului, în apropierea fotoreceptorilor.

Pentru a se asigura că experimentul funcționează și este sigur pentru pacienți, în cadrul studiului clinic au fost recrutate persoane cu boala în stadiu avansat și fără nicio speranță de a-și recăpăta vederea. De asemenea, medicii injectează instrumentele de editare CRISPR doar într-un singur ochi.

O nouă strategie de terapie genică CEP290 – Un proiect în curs de desfășurare în laboratorul meu se concentrează pe conceperea unei abordări de terapie genică pentru aceeași genă CEP290. Spre deosebire de abordarea CRISPR, care poate viza doar o mutație specifică la un moment dat, echipa mea dezvoltă o abordare care ar funcționa pentru toate mutațiile CEP290 în amauroza congenitală Leber de tip 10.

Această abordare implică utilizarea unor forme mai scurte, dar funcționale, ale proteinei CEP290, care pot fi livrate în fotoreceptori cu ajutorul virusurilor aprobate pentru utilizare clinică.

Terapia genică care implică CRISPR promite o remediere permanentă și o perioadă de recuperare semnificativ redusă. Un dezavantaj al abordării CRISPR este posibilitatea unui efect în afara țintei, în care o altă regiune a ADN-ului celulei este editată, ceea ce ar putea provoca efecte secundare nedorite, cum ar fi cancerul. Cu toate acestea, strategiile noi și îmbunătățite au făcut ca o astfel de probabilitate să fie foarte scăzută.

Deși studiul CRISPR este pentru o mutație specifică în CEP290, consider că utilizarea tehnologiei CRISPR în organism este interesantă și reprezintă un salt uriaș. Știu că acest tratament se află într-o fază incipientă, dar este clar promițător. În mintea mea, precum și a multor alți oameni de știință, inovația terapeutică mediată de CRISPR este absolut promițătoare.

O imagine în infraroșu a unui om și a unui câine. Cercetătorii germani și elvețieni au demonstrat că pot înzestra șoarecii vii cu acest tip de viziune.Joseph Giacomin/Getty Images

Mai multe modalități de abordare a orbirii – Într-un alt studiu care tocmai a fost raportat în revista Science, oamenii de știință germani și elvețieni au dezvoltat o tehnologie revoluționară, care le permite șoarecilor și retinei umane să detecteze radiațiile infraroșii. Această abilitate ar putea fi utilă pentru pacienții care suferă de pierderea fotoreceptorilor și a vederii.

Cercetătorii au demonstrat această abordare, inspirată de capacitatea șerpilor și a liliecilor de a vedea căldura, prin înzestrarea retinei șoarecilor și a retinei umane postmortem cu o proteină care devine activă ca răspuns la căldură. Lumina infraroșie este lumina emisă de obiectele calde, care se află dincolo de spectrul vizibil.

Căldura încălzește o particulă de aur special proiectată pe care cercetătorii au introdus-o în retină. Această particulă se leagă de proteină și o ajută să convertească semnalul de căldură în semnale electrice care sunt apoi trimise la creier.

În viitor, sunt necesare mai multe cercetări pentru a ajusta capacitatea proteinelor sensibile la infraroșu la diferite lungimi de undă de lumină care să îmbunătățească și restul vederii.

Această abordare este încă testată pe animale și în țesutul retinian în laborator. Dar toate abordările sugerează că ar putea fi posibil fie să se restabilească, fie să se îmbunătățească, fie să se ofere pacienților forme de vedere folosite de alte specii.

Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation de Hemant Khanna de la University of Massachusetts Medical School. Citiți articolul original aici.

.

Lasă un comentariu