O abordare hibridă care combină elemente ale terapiei genice cu editarea genelor a transformat un model experimental al unei boli genetice rare într-o formă mai ușoară, îmbunătățind semnificativ supraviețuirea, potrivit unui studiu multi-agenție condus de Universitatea din Pennsylvania și Spitalul Național pentru Copii din Washington.

terapie

Constatările, publicate online în revista Science Advances, ar putea oferi speranță copiilor și adulților cu o varietate de erori metabolice înnăscute.

Studiul s-a axat pe o afecțiune numită deficit de ornitină transcarbamilază (OTCD), cea mai frecventă boală într-o familie de afecțiuni numite tulburări ale ciclului ureei, explică Mark L. Batshaw, vicepreședinte executiv, medic șef și Academic Național Academic Național pentru Copii.

Aceste boli afectează aproximativ 1 din 30.000 de persoane și afectează modul în care organismul descompune proteinele din dietă. Proteinele sunt de obicei digerate în aminoacizi individuali, care sunt apoi reutilizați pentru a crea noi proteine ​​pentru utilizare de către organism.

Cu toate acestea, excesul de proteine ​​este descompus pentru energie, ceea ce necesită eliminarea grupurilor chimice numite amine din aceste molecule. Aceste amine se transformă în amoniac, care este toxic pentru celule. Dar enzimele ciclului ureei produse de ficat transformă amoniacul în uree inofensivă care este excretată prin sistemul urinar.

Dr. Batshaw, care are grijă de acești pacienți în clinica sa, explică faptul că acest proces poate merge în neregulă pentru pacienții cu deficiență a uneia dintre enzimele ciclului ureei, ducând la o acumulare toxică de amoniac care provoacă episoade de vărsături și letargie și, în cele din urmă, poate duce la comă și moarte dacă nu este tratat.

În timp ce mama poate oferi protecție fetușilor afectați în timpul sarcinii, bebelușii născuți cu această afecțiune se deteriorează adesea în prima săptămână de viață și pot muri chiar înainte de diagnosticarea problemei.

Pentru copii și pacienții mai în vârstă, opțiunile de tratament nu sunt optime. Acestea includ administrarea de proteine ​​dietetice care restricționează puternic
un medicament zilnic care elimină azotul din sânge sau
transplant de ficat pentru cele mai severe cazuri.

"Prin aceste terapii, am făcut această boală mortală cronică pentru majoritatea pacienților", spune dr. Batshaw. "Dar nu există încă o abordare curativă în afară de transplantul de ficat.".

Deoarece aceste condiții sunt cauzate de mutații genetice, Dr. James M. Wilson de la Universitatea din Pennsylvania și Dr. Batshaw au încercat diferite abordări de terapie genetică pentru a trata OTCD folosind un model experimental al acestei afecțiuni care poartă o mutație. Care reproduce o formă moderată a acestei boli la om.

Această abordare implică infectarea modelelor preclinice cu un virus care poartă o formă funcțională corespunzătoare a genei OTC, care oferă instrucțiunile pentru fabricarea enzimei esențiale lipsă, ornitina transcarbamilază. În timp ce această metodă a funcționat bine la animalele mai în vârstă, nu a avut efecte de durată asupra animalelor nou-născute datorită creșterii rapide a ficatului.

O abordare diferită, cunoscută sub numele de editarea genelor, poate corecta în mod eficient mutațiile genomului, explică dr. Batshaw. Medicii din laboratoarele Wilson și Batshaw au tratat cu succes OTCD într-un model experimental cu editarea genelor, raportând acest avans în 2017. Cu toate acestea, deoarece această abordare necesită un vector personalizat pentru a corecta o mutație specifică, nu este universal aplicabilă pentru cei peste 400 diferite mutații care pot provoca OTCD.

În căutarea unei modalități de lungă durată de a ajuta pacienții cu această afecțiune, indiferent de tipul lor de mutație, cercetătorii au testat o nouă abordare care combina elemente ale terapiei genice cu editarea genei mediate de CRISPR/Cas9.

Ei au creat un vector viral care transporta o enzimă necesară pentru a crea o ruptură țintită în ADN, un pas utilizat în editarea genelor. Cu toate acestea, în loc să corecteze pur și simplu o eroare, un al doilea vector a purtat o copie a secvenței genei corecte OTC. Cei doi vectori au apărut în același timp.

Rezultatele lor arată că, pentru modelele experimentale de nou-născuți care au primit acest tratament, noua genă s-a integrat cu succes în celule și s-a extins în plasturi în ficat pe măsură ce au crescut, producând succesiv mai multă enzimă detoxifiantă necesară. Aceste efecte au fost în contrast cu animalele care au primit un vector care nu a vizat gena afectată sau care nu au fost tratate complet.

Când animalele au fost provocate cu o încărcătură de azot, cele care fuseseră tratate în mod eficient prin strategia combinată aveau niveluri de amoniac cu 60% mai mici în fluxul sanguin în comparație cu animalele netratate. În timp ce toate animalele tratate au supraviețuit procesului de șapte zile, doar aproximativ un sfert dintre cei netratați au făcut-o.

Deși această abordare are multiple obstacole de depășit înainte de a putea fi pusă la dispoziție în clinică, inclusiv studii de siguranță în alte modele preclinice și studii de siguranță și eficacitate la oameni, ar putea fi promițătoare pentru OTCD, precum și pentru o varietate de altele.

"Teoretic, aceasta ar putea fi o abordare curativă pentru OTCD", spune dr. Batshaw. "Și dacă ar funcționa pentru asta, am putea crea șabloane similare pentru a trata alte tulburări conexe.".