בראשון גלובלי, מדענים השתמשו בעריכת בסיס מתקדמת כדי לתקן מוטציה גנים קטלנית אצל יילוד, וסימנו קפיצת מדרגה משמעותית בטיפול במחלות מטבוליות נדירות בירושה.
לִלמוֹד: עריכת גנים בהתאמה אישית לטיפול בטעות מולדת של חילוף חומריםו קרדיט תמונה: Shutterstock AI Generator / Shutterstock.com
לאחרונה כתב העת לרפואה של ניו אינגלנד דווח, החוקרים מתארים טכנולוגיית עריכת גנים מהפכנית ששימשה לטיפול בתינוק במחסור בסינתז 1 (CPS1) של קרבמויל-פוספט.
מהו מחסור ב- CPS1?
THE CPS1 גנים מקודדים ל- CPS1, אנזים מיטוכונדריאלי המאפשר את התגובה בין אמוניה לביקרבונט לייצור קרבמויל פוספט. אובדן CPS1 מונע את שלב הגמילה המכריע הזה של מחזור האוריאה, מה שמוביל לאחר מכן להצטברות מהירה של אמוניה בזרם הדם.
בשל ההשפעות הנוירוטוקסיות של אמוניה, מחסור ב- CPS1 יכול להוביל לחסרונות נוירולוגיים לטווח הארוך כמו עיכובים התפתחותיים ומוגבלות שכלית, כמו גם לסיכון מוגבר לאנצפלופתיה היפר-אמונמית, עייפות, התקפים, תרדמת ומוות.
מחסור ב- CPS1 הוא שגיאה מולדת אוטוזומלית רצסיבית של חילוף חומרים, סוג של הפרעה גנטית הנגרמת כתוצאה ממוטציה גנטית המובילה למסלול מטבולי לא מתפקד. ההערכות הנוכחיות מצביעות על כך שבין אחד מכל 800,000 לאחד מכל 1.3 מיליון יילודים יאובחן עם מחסור ב- CPS1 בין 24 ל 28 שעות לאחר הלידה.
יותר מ -300 מוטציות זוהו על הגן CPS1, שהנפוצות בהן הן מוטציות missense המובילות לשינוי חומצת אמינו יחידה בחלבון זה. לעתים קרובות דווחו על מוטציות שטויות במחסור ב- CPS1, מה שמוביל לייצור קודון עצירה בטרם עת, וכתוצאה מכך, אובדן תפקוד מלא עבור חלבון זה.
ניתן לראות היפר -אמונמיה תוך 24 עד 48 שעות לאחר הלידה, עם טיפולים שוטפים הכוללים דיאליזה, טיפול בחולפי אמוניה, הגבלת חלבון והשתלת כבד.
מהי עריכת בסיס?
היישום הקליני של טיפול גנטי קונבנציונאלי לתיקון מחסור ב- CPS1 קשור לאתגרים רבים. לחלופין, עריכת בסיס התגלתה כפתרון אידיאלי לתיקון המוטציה הגנטית המובילה למחסור ב- CPS1.
במחקר הנוכחי, החוקרים פיתחו אסטרטגיית עריכת בסיס בה מולקולת חומצה ריבונוקלאית מדריך (GRNA) מביאה את האנזים 9 (CAS9) של חלבון 9 (CAS9) המותאמים באופן קבוע (CASPR). CPS1 נוקלאוטיד. גם GRNA וגם CAS9 מתפקדים כעורך בסיס אדנין (ABE) כדי להמיר את זוג הבסיס של אדנין (A) -THYMINE (T) על גדיל הלא-קידוד לגואנין (G)-ציטוזין (C) זוג בסיס כדי לתקן את המוטציה המקורית על גדיל הקידוד מ- T פתולוגי ל- G.
ההצלחה של עריכת בסיס מסתמכת על המוטיב הסמוך Protospacer (PAM), מוטיב בן שלושה בסיס שצריך להיות קיים עבור קשירת CAS9 Nickase (CAS9N). לאחר הכריכה, נוקליאוטיד A ב- PAM מנוהל, מה שמאפשר להמיר את זוג הבסיס AT לזוג הבסיס GC הנכון.
עריכת בסיס מציעה יתרונות רבים על פני עריכת CRISPR-CAS9, היוצרת הפסקה של גדיל כפול DNA (DSB) שאחריו מסלולי תיקון לא-הומולוגיים (NHEJ) או מסלולי תיקון מכוונים הומולוגיים (HDR). לדוגמה, למרות שהוא יעיל בפיצוץ או הכנסת גנים חדשים, עריכת CRISPR-CAS9 מסתמכת על יכולות תיקון ה- DNA המובנות בתא. במקום לחתוך את ה- DNA, עריכת בסיס משתמשת באנזים כדי להמיר כימית בסיס נוקלאוטידים יחיד לאחר, ובכך להגדיל את הבטיחות והדיוק של גישה זו.
תוצאות וכיוונים עתידיים
הערכה פרה-קלינית של אסטרטגיית עריכת בסיס רומן זו הייתה כרוכה בשניהם בַּמַבחֵנָה וכן in vivo מחקרים שהובילו לזיהוי של שילוב יחיד של עורך בסיס אדנין (ABE) והן ל- GRNA ספציפי למטופל שהציגו את היעילות והדיוק הגדול ביותר. מחקרים אלה הדגימו כי ה- ABE שינה בהצלחה את המוטציה A ל- inosine שדומה ל- G על גדיל הלא קידוד, מה שהוביל בסופו של דבר לייצור CPS1 באורך מלא.
מעקב ארוך טווח של חולה זה יהיה חיוני לפקח על כל השפעות מחוץ למטרה או תגובות חיסוניות ולהבטיח את עמידות ההשפעה הטיפולית שלו. יש צורך גם במחקרים נוספים כדי לבחון את יעילות העריכה בדגימות ביופסיה של הכבד לאחר הטיפול.
עבור חולים עם מחסור ב- CPS1 והפרעות אולטרה -אולטרה דומות, הממצאים מציעים תקווה ובכל זאת דורשים אימות באמצעות טיפול בחולה השני, השלישי ומעבר לה. "
