Κινέζοι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα εξελιγμένο εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων για να διορθώσουν μια μετάλλαξη στο DNA που ευθύνεται για γνωστικά και συμπεριφορικά προβλήματα. Αυτή η κίνηση θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για τον αυτισμό.
Σε εργαστηριακές δοκιμές, ποντίκια που είχαν δημιουργηθεί με τη μετάλλαξη παρουσίασαν μια εντυπωσιακή αλλαγή στη συμπεριφορά τους, όπως στον τρόπο που αλληλεπιδρούσαν με άλλα ποντίκια, μετά τη χορήγηση μιας ένεσης που εισήγαγε τα επεξεργασμένα γονίδια.
Η ερευνητική ομάδα με έδρα τη Σαγκάη αναζητά τρόπους για τη θεραπεία του συνδρόμου Snijders Blok‑Campeau, μιας σπάνιας νευροαναπτυξιακής πάθησης. Το σύνδρομο περιγράφηκε για πρώτη φορά το 2018 από τη Lot Snijders Blok, επιστήμονα στο Πανεπιστήμιο Radboud της Ολλανδίας, και τον Philippe Campeau, από το Baylor College of Medicine στο Τέξας. Χαρακτηρίζεται από μια σειρά συμπτωμάτων, όπως προβλήματα στην ανάπτυξη και την ομιλία, διανοητική υστέρηση, διακριτικά χαρακτηριστικά προσώπου και δομικές ανωμαλίες του εγκεφάλου. Συχνά συνοδεύεται και από διαταραχή του φάσματος του αυτισμού.
Λόγω της πολύπλοκης αιτιολογίας και της δυσκολίας στόχευσης των υποκείμενων μηχανισμών, δεν υπάρχουν αποτελεσματικές θεραπείες, κάτι που επιβαρύνει βαριά τα επηρεαζόμενα παιδιά και τις οικογένειές τους. Το σύνδρομο προκαλείται από μεταλλάξεις στο γονίδιο CHD3, το οποίο παίζει καθοριστικό ρόλο στην πρώιμη ανάπτυξη και βοηθά στη διατήρηση της δομής και της ακεραιότητας του DNA.
Οι ερευνητές εισήγαγαν αρχικά τη γενετική μετάλλαξη σε ποντίκια και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν ένα νέο εργαλείο επεξεργασίας γονιδιώματος βασισμένο στην τεχνολογία CRISPR για να την επισκευάσουν. Επικεντρώθηκαν σε δύο θεμελιώδη δομικά στοιχεία του DNA – τα ζεύγη βάσεων AT και GC – τα οποία συγκρατούν τη διπλή έλικα του DNA.
Σύμφωνα με την ομάδα, τα λάθος ζεύγη στη βάση AT προκαλούν δυσλειτουργία μιας πρωτεΐνης, οδηγώντας σε αφύσικη ανάπτυξη του εγκεφάλου. Έγραψαν ότι ο νέος “τεχνίτης” επεξεργαστής τους μπορεί να ανιχνεύσει και να διορθώσει με ακρίβεια την ελαττωματική βάση AT στην κανονική GC, με πολύ χαμηλότερο κίνδυνο διαταραχής της συνολικής δομής του DNA σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνικές επεξεργασίας γονιδίων.
Μετά από μια αρχική φάση ελέγχου, η ομάδα παρέδωσε αυτόν τον εξατομικευμένο επεξεργαστή γονιδίων στα ποντίκια μέσω ενδοφλέβιας ένεσης, προκαλώντας μια σειρά από αξιοσημείωτες αλλαγές. Τα ζώα που προηγουμένως απέφευγαν τους συντρόφους τους άρχισαν να αλληλεπιδρούν ενεργά μαζί τους. Σε τεστ αναγνώρισης αντικειμένων, μπορούσαν να διακρίνουν σαφώς νέα αντικείμενα από οικεία, σηματοδοτώντας βελτίωση των γνωστικών λειτουργιών. Στην εργασία μάθησης Barnes maze, έναν καθιερωμένο τρόπο ελέγχου της χωρικής μάθησης και μνήμης των τρωκτικών, η απόδοσή τους επανήλθε στο φυσιολογικό μετά τις ενέσεις. Ταυτόχρονα, βελτιώθηκαν οι κινητικές τους δεξιότητες: ο μυϊκός τόνος αυξήθηκε και μια ασταθής, αδέξια βάδιση έδωσε τη θέση της σε πιο συντονισμένη κίνηση.
«Τα πειράματα συμπεριφοράς έδειξαν αξιοσημείωτες βελτιώσεις σε βασικά συμπτώματα, συμπεριλαμβανομένων των γνωστικών ελλειμμάτων, των διαταραχών χωρικής μάθησης και μνήμης, των συμπεριφορών τύπου αυτισμού και της υπότασης [χαμηλός μυϊκός τόνος], τα οποία υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα της προσέγγισής μας. Αυτή η παρέμβαση αποκατέστησε τα επίπεδα CHD3 και βελτίωσε τις συμπεριφορικές ανωμαλίες in vivo», έγραψαν οι συγγραφείς στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature νωρίτερα αυτό το μήνα.
Οι ερευνητές προχώρησαν πέρα από τα τρωκτικά και επανέλαβαν ορισμένες από τις βασικές πτυχές της έρευνας σε μακάκους για να δοκιμάσουν περαιτέρω τις δυνατότητές της. Παρατήρησαν ότι τα επεξεργασμένα γονίδια είχαν αισθητή επίδραση στον εγκέφαλο των πρωτευόντων, αυξάνοντας την πεποίθησή τους ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να μεταφερθεί σε ανθρώπους.
Ωστόσο, προειδοποίησαν ότι απομένει ακόμα ένα σημαντικό ταξίδι από τις μελέτες σε ζώα έως τις θεραπείες για τον άνθρωπο, και δήλωσαν ότι «η γεφύρωση του χάσματος μεταξύ της προκλινικής έρευνας και της κλινικής μετάφρασης παραμένει μια σημαντική πρόκληση». Η εργασία ηγήθηκε από τους Qiu Zilong από το Shanghai Jiao Tong University school of medicine, Cheng Tianlin από το State Key Laboratory of Brain Function and Disorders στο Fudan University, και Li Fei από το Xinhua Hospital.
