Γονιδιακή θεραπεία για 200 κληρονομικές ασθένειες αναπτύσσει η Κίνα

Κινέζοι ερευνητές από τα Ινστιτούτα Προηγμένης Τεχνολογίας Shenzhen (SIAT) και το Πρώτο Νοσοκομείο του Πανεπιστημίου Πεκίνου ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή στρατηγική γονιδιακής θεραπείας, η οποία θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για τη θεραπεία σχεδόν 200 κληρονομικών ασθενειών. Οι παθήσεις αυτές θεωρούνταν έως σήμερα απρόσιτες στις συμβατικές προσεγγίσεις, εξαιτίας του μεγάλου μεγέθους των εμπλεκόμενων γονιδίων.

Η νέα τεχνολογία, με την ονομασία AAVLINK (AAV with translocation LINKage), παρουσιάστηκε στις 27 Ιανουαρίου στο περιοδικό Cell. Αντιμετωπίζει ένα βασικό εμπόδιο της γονιδιακής θεραπείας: τη μικρή χωρητικότητα μεταφοράς των φορέων ιού που σχετίζονται με τον αδένα (AAV), οι οποίοι μπορούν να μεταφέρουν μόλις περίπου 4.700 ζεύγη βάσεων γενετικού υλικού.

Πώς λειτουργεί η τεχνολογία AAVLINK

Σύμφωνα με τη μελέτη, υπό την καθοδήγηση του Καθηγητή Lu Zhonghua στο SIAT, οι ερευνητές διαχώρισαν μεγάλα θεραπευτικά γονίδια σε δύο τμήματα. Κάθε τμήμα συσκευάστηκε σε ξεχωριστό φορέα AAV. Μέσω της τεχνολογίας διαμοριακού ανασυνδυασμού DNA που μεσολαβείται από Cre/lox, τα δύο τμήματα επανενώνονται με ακρίβεια μέσα στα κύτταρα-στόχους, επιτρέποντας την πλήρη έκφραση λειτουργικών γονιδίων.

Όπως έχει επισημανθεί από προηγούμενες μελέτες, «η παραγωγή κολοβωμένων πρωτεϊνικών προϊόντων από μεμονωμένους μισούς φορείς διπλού AAV μπορεί να εγείρει ανησυχίες ασφαλείας». Η προσέγγιση AAVLINK μειώνει σημαντικά αυτή την παραγωγή, προσφέροντας μεγαλύτερη ασφάλεια σε σχέση με τις παραδοσιακές στρατηγικές διπλού AAV, σύμφωνα με τους επιστήμονες.

Η ομάδα ανέπτυξε επίσης την εκδοχή AAVLINK 2.0, η οποία ενσωματώνει μια αποσταθεροποιημένη ανασυνδυάση Cre. Η βελτίωση αυτή επιτρέπει αυστηρότερο χρονικό έλεγχο της δραστηριότητας ανασυνδυασμού, μειώνοντας πιθανούς κινδύνους χωρίς να επηρεάζει την αποδοτικότητα αναδόμησης του γονιδίου.

Επιτυχημένες δοκιμές σε μοντέλα ασθενειών

Σε πειράματα με ποντίκια, το AAVLINK κατάφερε να ανασυνθέσει και να αποκαταστήσει τη λειτουργία του γονιδίου Shank3, που συνδέεται με τον αυτισμό, καθώς και του SCN1A, που σχετίζεται με την επιληψία. Η αποκατάσταση αυτή βελτίωσε τη συμπεριφορά και τα συμπτώματα των ζώων.

Το γονίδιο Shank3 έχει συνδεθεί με περίπου ένα εκατομμύριο περιπτώσεις αυτισμού παγκοσμίως, ενώ οι μεταλλάξεις του SCN1A προκαλούν το σύνδρομο Dravet, μια σοβαρή μορφή επιληψίας. Τα ευρήματα, όπως αναφέρουν οι ερευνητές, αποτελούν «ισχυρή απόδειξη ότι το AAVLINK υποστήριξε τη λειτουργική μεταφορά μεγάλων θεραπευτικών γονιδίων στο νευρικό σύστημα».

Προοπτικές για τη θεραπεία σπάνιων ασθενειών

Με βάση τα αποτελέσματα αυτά, η ομάδα δημιούργησε μια ολοκληρωμένη εργαλειοθήκη φορέων AAV για τη μεταφορά μακρών γονιδίων και διερεύνησε 193 ανθρώπινα παθογόνα γονίδια μήκους άνω των 4 kb. Τα γονίδια αυτά σχετίζονται με παθήσεις όπως η μυϊκή δυστροφία Duchenne – της οποίας η αλληλουχία γονιδίου (11,5 kb) υπερβαίνει τα όρια συσκευασίας του AAV – καθώς και με κληρονομική κώφωση και διαταραχές του αμφιβληστροειδούς.

Το μακρύτερο θεραπευτικό γονίδιο που περιλαμβάνεται στην εργαλειοθήκη υπερβαίνει τα 11 kb σε πλήρη έκφραση. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να αναπτύξουν μοντέλα γονιδιακής θεραπείας για συναφείς ασθένειες και να πραγματοποιήσουν δοκιμές σε πρωτεύοντα είδη, ώστε να επιταχύνουν τη μεταφραστική εφαρμογή της τεχνολογίας, σύμφωνα με το SIAT.