סיסטיק פיברוזיס היא אחת ההפרעות הגנטיות הנפוצות ביותר, הגורמת להצטברות ריר סמיך בריאות ובחלקים אחרים בגוף, בעיות נשימה וזיהום. קוקטייל של שלוש תרופות המכונה Trikafta שיפר מאוד את איכות החיים של המטופל מאז התפתחותו ב-2019, אך עלול לגרום לקטרקט ולנזק לכבד ויש ליטול אותו מדי יום בעלות של כ-300,000 דולר לשנה.
כעת, חוקרים ב-Broad Institute של MIT והרווארד ובאוניברסיטת איווה פיתחו גישה לעריכת גנים המתקנת ביעילות את המוטציה הנפוצה ביותר שגורמת לסיסטיק פיברוזיס, שנמצאה ב-85% מהחולים. עם פיתוח נוסף, זה יכול לסלול את הדרך לטיפולים הניתנים פעם אחת בלבד ויש להם פחות תופעות לוואי.
השיטה החדשה, שפורסמה היום ב טבע הנדסה ביו-רפואית, מתקן בצורה מדויקת ועמידה את המוטציה בתאי ריאות אנושיים, משחזר את תפקוד התא לרמות דומות לזו של Trikafta. הגישה מבוססת על טכניקה הנקראת prime editing, שיכולה לבצע הוספות, מחיקות והחלפות באורך של עד מאות זוגות בסיסים בגנום עם מעט תוצרי לוואי לא רצויים. עריכת פריים פותחה ב-2019 על ידי המעבדה של דיוויד ליו, שהוא פרופסור ריצ'רד מרקין ומנהל מכון מרקין לטכנולוגיות טרנספורמטיביות בבריאות ב-Broad, וכן פרופסור באוניברסיטת הרווארד וחוקר במכון הרפואי הווארד יוז.
אנו מקווים שהשימוש בעריכה ראשונית כדי לתקן את הגורם העיקרי לסיסטיק פיברוזיס עשוי להוביל לטיפול חד פעמי וקבוע במחלה חמורה זו. פיתוח אסטרטגיה לתיקון יעיל של המוטציה המאתגרת הזו סיפק גם מתווה לייעול עריכה ראשונית כדי לתקן במדויק מוטציות אחרות שגורמות להפרעות הרסניות."
דיוויד ליו, מחבר בכיר על המחקר
החוקר הפוסט-דוקטורט אלכס סוזה והסטודנט לתואר שני קולין חמז, שניהם מהמעבדה של ליו, היו המחברים הראשונים של המחקר.
תיקון גנים
סיסטיק פיברוזיס נגרמת על ידי מוטציות ב CFTR גן שפוגע בתעלות יונים בקרום התא השואבות כלוריד מהתאים. יש יותר מ-2,000 גרסאות ידועות של CFTR גן, 700 מהם גורמים למחלה. השכיחה ביותר היא מחיקת CTT של שלושה זוגות בסיסים שגורמת לחלבון תעלת היונים להתקפל ולהתפרק.
תיקון מחיקת ה-CTT ב CFTR זה זמן רב היעד של טיפולים לעריכת גנים על ידי מעבדות כולל של ליו, אבל רוב הניסיונות לא היו יעילים מספיק כדי להעניק תועלת טיפולית, או להשתמש בגישות כמו CRISPR/Cas9 עריכת נוקלאזות שיוצרות הפסקות דו-גדיליות ב-DNA, שיכולות ליצור שינויים לא רצויים בגן המטרה ובמיקומים אחרים בגנום.
עריכת פריים, סוג גמיש ומבוקר יותר של עריכת גנים שאינה דורשת הפסקות דו-גדילים, יכולה לעזור לטפל במגבלה זו. כדי לתקן בצורה יעילה יותר את CFTR מוטציה, הצוות של ליו שילב שישה שיפורים שונים לטכנולוגיה. אלה כללו שיפור RNAs מדריך העריכה הראשי שמתכנתים חלבוני עורך ראשי כדי למצוא את המטרה שלהם ולבצע את העריכה הרצויה, כמו גם שינוי חלבון העורך הראשי עצמו ושינויים אחרים שהופכים את אתר היעד לנגיש יותר. בשילוב, חידודים אלו תיקנו כ-60 אחוז ממחיקות ה-CTT בתאי ריאה אנושיים וכ-25 אחוז בתאים שנלקחו ישירות מריאות המטופל וגודלו בצלחת, עלייה משיטות קודמות שתיקנו פחות מאחוז אחד מהמוטציה בתאים. . הגישה החדשה גם יצרה פי 3.5 פחות הוספות ומחיקות לא רצויות בכל עריכה מאשר שיטות קודמות המשתמשות באנזים Cas9 nuclease.
בשלב הבא, החוקרים יצטרכו לפתח דרכים לארוז ולהעביר את מכונות העריכה העיקריות לדרכי הנשימה בעכברים ובסופו של דבר בבני אדם. הצוות מקווה שהתפתחויות אחרונות כמו ננו-חלקיקי שומנים המגיעים לריאות בעכברים עשויים לעזור לזרז את התרגום של גישה זו.
