טכניקת השתקת גנים מהפכנית הראתה כי טיפול בודד יכול להוריד באופן דרמטי את רמות הכולסטרול LDL במשך למעלה משנה-ללא שינוי DNA לצמיתות. האם זה יכול להיות העתיד של מניעת מחלות לב?
מחקר: עורך אפיגנטי חזק הממוקד ל- PCSK9 אנושי להפחתה עמידה של רמות הכולסטרול של ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה. קרדיט תמונה: Anusorn Nakdee / Shutterstock
כולסטרול גבוה (היפר -כולסטרולמיה) הוא גורם סיכון עיקרי למחלות לב, המהווה גורם מוות מוביל ברחבי העולם. בעוד שטיפולים נוכחיים, כמו סטטינים ומודולציה של קולטני ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה (LDL), יכולים לעזור בניהול רמות הכולסטרול, הם דורשים שימוש לכל החיים ומינון תכוף.
מה אם טיפול יחיד יכול לספק הפחתת כולסטרול לטווח הארוך? במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Medicine, צוות של חוקרי טיפול גנים חקר גישה חדשנית באמצעות עריכה אפיגנטית כדי להשתיק את הגן של פרוטאין המירטאז תת-אטיליסין/קקסין סוג 9 (PCSK9), מה שעשוי להציע טיפול עמיד וחדשי לגובה גבוה לגובה 9 (PCSK9). כולסטרול.
רֶקַע
ניהול כולסטרול חיוני למניעת מחלות לב וכלי דם. חלבון PCSK9 ממלא תפקיד קריטי בוויסות רמות הכולסטרול על ידי פירוק קולטני LDL, המנקה את הכולסטרול "רע" מזרם הדם. טיפולים נוכחיים, כגון נוגדנים מונוקלונליים וחומצה ריבונוקלאית (RNA) המבוססים על פעילות PCSK9 יעילה אך דורשים מתן רציף.
שיטות עריכת גנים כמו חזרות קצרות ומוצלחות בקביעות, חזרות פאלינדרומיות מקובצות (CRISPR) הראו הבטחה, אך הן כוללות שינויים קבועים בחומצה דהוקסירבונוקלאית (DNA), ומעלה חששות בטיחותיים. עריכה אפיגנטית מציעה גישה שונה – שינוי ביטוי גנים מבלי לשנות את רצף ה- DNA.
על המחקר
המחקר הנוכחי בדק את הפוטנציאל של עריכה אפיגנטית להשתיק PCSK9, ובכך הוריד את הכולסטרול LDL עם טיפול יחיד. החוקרים פיתחו מערכת לשיתוף גנים שממנה את PCSK9, הנקרא עורך PCSK9-Epigenetic (PCSK9-EE). מערכת זו משתמשת בגרסה שונה של CRISPR כדי להוסיף קבוצות מתיל לגן PCSK9, ובאופן יעיל מכבה אותו.
הם בדקו גישה זו בתאי כבד אנושיים, עכברים מהונדסים עם גנים PCSK9 אנושיים ופרימטים שאינם אנושיים. המחקר כלל העברת מערכת PCSK9-EE באמצעות חלקיקי ננו-שומנים (LNP) באמצעות עירוי תוך ורידי יחיד.
בניסויים במעבדה, החוקרים בדקו תחילה PCSK9-EE בתאי כבד אנושיים כדי לאשר את יכולתה לדכא את הביטוי PCSK9. לאחר מכן, הם עברו לעכברים מהונדסים, הנושאים גנים PCSK9 אנושיים, כדי להעריך את אורך החיים והיעילות של הטיפול. הטיפול היה במעקב למעלה משנה כדי להעריך את עמידותו.
החוקרים בדקו גם האם אפקט ההשתקה יימשך גם אם הכבד עבר התחדשות. הם בדקו זאת על ידי ביצוע כריתת כריתת כריתת כבד חלקית, תהליך שמעורר צמיחה מחודשת של הכבד, על העכברים כדי לבחון האם השינויים האפיגנטיים נותרו על כנו.
בשלב הבא הורחב המחקר לפרימטים שאינם אנושיים, שם נותחה היעילות של PCSK9-EE באמצעות בדיקות דם המודדות את רמות הכולסטרול LDL. החוקרים ביצעו גם ניתוחים רחבי גנום כדי לבדוק אם יש שינויים גנטיים פוטנציאליים לא מכוונים. למרות שנצפתה מתילציה של DNA קלה מחוץ למטרה, היא לא הובילה לשינויים משמעותיים בביטוי הגנים, מה שהפחית את החששות מפני השפעות גנטיות לא מכוונות. כמו כן נערכו בדיקות תפקודי כבד כדי להבטיח שהטיפול לא יגרם לרעילות משמעותית או נזק לכבד, והצוות פיקח על אנזימי הכבד ותגובות החיסון כדי להעריך את תופעות הלוואי הפוטנציאליות.
ממצאי מפתח
המחקר מצא כי PCSK9-EE הפחית משמעותית את רמות ה- PCSK9 בכל הדגמים שנבדקו. השתקת גנים נמשכה שבועות בתאי כבד אנושיים, והראתה אריכות חיים מבטיחה. בעכברים, טיפול יחיד הוביל להפחתה של יותר מ- 98% ברמות PCSK9 ולירידה משמעותית בכולסטרול LDL, שנמשך למעלה משנה. אפקט ההשתקה של הגנים נשמר גם לאחר התחדשות הכבד, מה שמצביע על כך שהשינוי האפיגנטי היה יציב אפילו בחלוקת תאים.
בפרימטים שאינם אנושיים, רמות ה- PCSK9 ירדו בכמעט 90%, עם הפחתת כולסטרול LDL המקבילה של כ 70%. הפחתה זו דומה לזו שהושגה על ידי תרופות להורדת כולסטרול קיימות אך עם היתרון של מתן במינון יחיד.
בנוסף, המחקר מצא כי הטיפול לא הציג שינויי DNA קבועים, מה שהפחית את החששות מפני שינויים גנטיים לא מכוונים. ניטור בטיחות הראה רק העלאות אנזים כבד חולף, שחזרו לשגרה תוך ימים. הגישה הדגימה ספציפיות גבוהה, כלומר היא מיקדה במידה רבה רק את הגן PCSK9 מבלי להשפיע באופן משמעותי על גנים אחרים.
עם זאת, נצפתה שונות מסוימת בתגובה, כאשר פרימטים מסוימים הראו רמות מתילציה נמוכות יותר והפחיתו את ההשפעות להורדת הכולסטרול. הבדלים אלה היו ככל הנראה בגלל וריאציות באופן היעילות התרופה נספגת ועובדה על ידי בעלי חיים בודדים.
יתר על כן, באמצעות מפעיל אפיגנטי ממוקד שנועד להסיר קבוצות מתיל מהגן PCSK9, החוקרים גם הפכו בהצלחה את השינויים והחזירו את הביטוי PCSK9 בעכברים. הפיכה זו סיפקה שכבה נוספת של בטיחות, והבטיחה שניתן לבטל את השפעות הטיפול במידת הצורך.
מַסְקָנָה
בסך הכל, הממצאים הדגישו את הפוטנציאל של עריכה אפיגנטית כטיפול טרנספורמטיבי לניהול כולסטרול. על ידי השתקת הגן PCSK9 מבלי לשנות את ה- DNA, גישה זו עשויה להציע טיפול חד פעמי לאורך זמן לכולסטרול גבוה.
המחקר גם הציע כי עריכה אפיגנטית יכולה לספק אלטרנטיבה בטוחה ועמידה יותר לטכניקות עריכת גנים קונבנציונאלית. עם זאת, נדרשת בדיקה נוספת כדי להעריך השפעות פוטנציאליות מחוץ למטרה ותוצאות ארוכות טווח ביישומים אנושיים.
אמנם יש צורך במחקר נוסף לפני ניסויים קליניים בבני אדם, כולל בדיקת בטיחות ויעילות נרחבת, ממצאים אלה מסמנים צעד משמעותי לעבר סוג חדש של רפואה מדויקת למחלות לב וכלי דם. אם יתורגם בהצלחה לבני אדם, טכניקה זו עשויה לחולל מהפכה בניהול כולסטרול, להפחית את הנטל של תרופות יומיות ולשפר את ההקפדה על הטיפול.
