Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν την επεξεργασία βάσεων για να επιδιορθώσουν μεταλλάξεις του μιτοχονδριακού DNA

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν την επεξεργασία βάσεων για να επιδιορθώσουν μεταλλάξεις του μιτοχονδριακού DNA

Σε μια κίνηση προς τη θεραπεία των μιτοχονδριακών ασθενειών, ερευνητές στην Ολλανδία επεξεργάστηκαν με επιτυχία επιβλαβείς μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA χρησιμοποιώντας ένα γενετικό εργαλείο γνωστό ως βασικός επεξεργαστής. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στις 24 Ιουνίου στο περιοδικό ανοιχτής πρόσβασηςPLOS βιολογίαΠροσφέρετε νέα ελπίδα σε άτομα με σπάνιες γενετικές παθήσεις.

Τα μιτοχόνδρια, που συχνά αναφέρονται ως οι εστίες ισχύος του κυττάρου, έχουν τη δική τους μικρή σειρά DNA. Οι μεταλλάξεις σε αυτό το μιτοχονδριακό DNA μπορούν να προκαλέσουν μια ποικιλία ασθενειών, καρκίνων και ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία που κληρονομούνται από την πλευρά της μητέρας. Ενώ η ανάπτυξη της τεχνολογίας CRISPR έδωσε στους επιστήμονες νέους τρόπους για τη διόρθωση μεταλλάξεων στο πυρηνικό DNA, αυτό το σύστημα δεν μπορεί να διασχίσει αποτελεσματικά τη μιτοχονδριακή μεμβράνη και να φτάσει στο μιτοχονδριακό DNA.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα εργαλείο που ονομάζεται Base Editor-specific, ένα DDCBE (διπλής έλικος DNA DEAMinase toxin A-derived cytosine base editor). Αυτό το εργαλείο επιτρέπει στους επιστήμονες να αλλάξουν ένα μόνο γράμμα στον κώδικα του DNA χωρίς να το κόψουν και λειτουργεί στο μιτοχονδριακό DNA.

Η ομάδα έδειξε ότι θα μπορούσαν να δημιουργήσουν και να διορθώσουν αποτελεσματικά τις μεταλλάξεις του μιτοχονδριακού DNA σε διάφορους τύπους κυττάρων που συνδέονται με ασθένεια στο εργαστήριο. Πρώτον, κατασκεύασαν τα ηπατικά κύτταρα για να φέρουν μια μιτοχονδριακή μετάλλαξη που μειώνει την παραγωγή ενέργειας. Στη συνέχεια έδειξαν ότι μπορούσαν να επιδιορθώσουν μια διαφορετική μετάλλαξη στα κύτταρα του δέρματος από έναν ασθενή με σύνδρομο μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας τύπου Gitelman, αποκαθιστώντας βασικά σημάδια υγιούς μιτοχονδριακής λειτουργίας.

Για να μετακινηθεί η θεραπεία προς την κλινική χρήση, οι ερευνητές εξέτασαν επίσης την αποτελεσματικότητα της παροχής των επεξεργαστών μιτοχονδριακής βάσης σε μορφή mRNA και όχι σε DNA και σε νανοσωματίδια λιπιδίων για παράδοση. Έδειξαν ότι αυτές οι προσεγγίσεις είναι πιο αποτελεσματικές και λιγότερο τοξικές για τα κύτταρα από παλαιότερες μεθόδους όπως τα πλασμίδια DNA. Είναι σημαντικό ότι οι αλλαγές ήταν εξαιρετικά συγκεκριμένες, με ελάχιστες αλλαγές εκτός στόχου που ανιχνεύθηκαν στο πυρηνικό DNA και πολλαπλές ανιχνεύσεις στο μιτοχονδριακό DNA.

"Η δυνατότητα της επεξεργασίας μιτοχονδριακής βάσης στη μοντελοποίηση ασθενειών και πιθανές θεραπευτικές παρεμβάσεις την καθιστά μια πολλά υποσχόμενη οδό για μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη στη μιτοχονδριακή ιατρική«Λένε οι συγγραφείς.

Οι συγγραφείς προσθέτουν, «Οι μιτοχονδριακοί ασθενείς δεν ήταν σε θέση να επωφεληθούν από την επανάσταση CRISPR για τόσο καιρό, αλλά πρόσφατα έγινε διαθέσιμη η τεχνολογία που μας επιτρέπει να επισκευάσουμε επιτέλους τις μιτοχονδριακές μεταλλάξεις. Στη μελέτη μας, χρησιμοποιήσαμε αυτήν την τεχνολογία σε οργανοειδή ανθρώπινου ήπατος για να δημιουργήσουμε ένα μοντέλο μιτοχονδριακής νόσου. Χρησιμοποιήσαμε μια τεχνική κλινικού βαθμού για την επιδιόρθωση μιας μετάλλαξης στο μιτοχονδριακό DNA των κυττάρων που προέρχονται από τον ασθενή."

Πηγές: