Οι επιστήμονες λένε ότι ένα πρωτοποριακό εργαλείο γονιδιακής επεξεργασίας θα μπορούσε να εξαλείψει το επιπλέον χρωμόσωμα
Σύμφωνα με Ιάπωνες επιστήμονες, η πρωτοποριακή τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας θα μπορούσε να εξαλείψει το σύνδρομο Down.
Το σύνδρομο Down, το οποίο προκαλεί μια σειρά από αναπτυξιακές διαφορές και επηρεάζει 1 στα 700 νεογέννητα στις Ηνωμένες Πολιτείες, προκαλείται από την παρουσία ενός επιπλέον αντιγράφου του χρωμοσώματος 21.
Το επιπλέον χρωμόσωμα, γνωστό και ως τρισωμία 21, προκαλεί υπερδραστηριότητα των κυττάρων, επηρεάζει μια σειρά από διαδικασίες στο σώμα και μπορεί να εκδηλωθεί με διακριτικά φυσικά χαρακτηριστικά, μαθησιακές δυσκολίες και προβλήματα υγείας.
Τώρα, νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο Mie στην Ιαπωνία υποδηλώνει ότι με τη χρήση της τεχνολογίας τροποποίησης DNA CRISPR, είναι δυνατό να αφαιρεθεί το επιπλέον χρωμόσωμα από τα προσβεβλημένα κύτταρα και να προσεγγίσει η κυτταρική συμπεριφορά την τυπική λειτουργία.
Το CRISPR-Cas9 είναι ένα σύστημα επεξεργασίας γονιδίων που χρησιμοποιεί ένα ένζυμο για τον εντοπισμό συγκεκριμένων αλληλουχιών DNA. Μόλις το ένζυμο εντοπίσει μια αντίστοιχη θέση, κόβει τα νήματα του DNA.
Ο Ryotaro Hashizume και οι συνεργάτες του σχεδίασαν οδηγούς CRISPR για να στοχεύουν μόνο το χρωμόσωμα της τρισωμίας 21, μια διαδικασία που ονομάζεται επεξεργασία ειδική για αλληλόμορφο, η οποία κατευθύνει το ένζυμο κοπής στο επιθυμητό σημείο.
Όταν το χρησιμοποίησαν σε κύτταρα που καλλιεργήθηκαν σε εργαστήριο, η αφαίρεση του επιπλέον αντιγράφου του γονιδίου ομαλοποίησε τον τρόπο με τον οποίο τα γονίδια εκφράζονταν στο σώμα — υποδηλώνοντας ότι το γενετικό βάρος είχε αφαιρεθεί.
Διαπίστωσαν επίσης ότι μετά την αφαίρεση του επιπλέον χρωμοσώματος, τα γονίδια που συνδέονται με την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος ήταν πιο ενεργά και εκείνα που σχετίζονται με το μεταβολισμό ήταν λιγότερο ενεργά. Αυτό υποστηρίζει προηγούμενη έρευνα που διαπίστωσε ότι τα επιπλέον αντίγραφα του χρωμοσώματος 21 διαταράσσουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της πρώιμης εμβρυϊκής ηλικίας.
Οι ερευνητές δοκίμασαν επίσης τους οδηγούς CRISPR σε ινοβλάστες του δέρματος, που είναι ώριμα, μη βλαστικά κύτταρα που λαμβάνονται από άτομα με σύνδρομο Down.
Σε αυτά τα πλήρως ανεπτυγμένα κύτταρα, η μέθοδος επεξεργασίας αφαίρεσε με επιτυχία το επιπλέον χρωμόσωμα σε αρκετές περιπτώσεις.
Μετά την αφαίρεση, αυτά τα διορθωμένα κύτταρα αναπτύχθηκαν ταχύτερα και είχαν μικρότερο χρόνο διπλασιασμού από τα μη επεξεργασμένα κύτταρα, υποδηλώνοντας ότι η αφαίρεση του επιπλέον χρωμοσώματος μπορεί να βοηθήσει στην καταπολέμηση της βιολογικής πίεσης που επιβραδύνει την ανάπτυξη των κυττάρων.
Ωστόσο, το CRISPR μπορεί να επηρεάσει και τα υγιή χρωμοσώματα, και οι ερευνητές βελτιώνουν το πρόγραμμά τους ώστε να προσκολλάται μόνο στο επιπλέον αντίγραφο του χρωμοσώματος 21.
Αυτή η εργασία αποδεικνύει ότι, αντί να κάνει μικρές διορθώσεις, το CRISPR μπορεί να εξαλείψει ένα ολόκληρο χρωμόσωμα.
Οι επιστήμονες δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο PNAS Nexus.
Ο Hashizume και η ομάδα του ελπίζουν ότι η εργασία τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό αναγεννητικών θεραπειών και αγωγών που αντιμετωπίζουν το γενετικό πλεόνασμα στην πηγή του.
Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να αναλύουν τους κινδύνους των αλλαγών στο DNA και να παρακολουθούν πώς λειτουργούν τα τροποποιημένα κύτταρα με την πάροδο του χρόνου και τη βιωσιμότητά τους σε πραγματικές συνθήκες.
Τα άτομα με σύνδρομο Down συχνά αντιμετωπίζουν μια σειρά από προβλήματα υγείας, όπως αναπτυξιακές καθυστερήσεις και διανοητικές αναπηρίες.
Περίπου το ήμισυ των ατόμων με σύνδρομο Down γεννιούνται με συγγενή καρδιακή ανωμαλία — συνήθως με μεσοκοιλιακό έλλειμμα, μια τρύπα στο κέντρο της καρδιάς.
Είναι επίσης πιο πιθανό να έχουν προβλήματα με την πέψη, το ανοσοποιητικό σύστημα, το βάρος, την άπνοια ύπνου, τις επιληπτικές κρίσεις, την ακοή, την όραση και τα δόντια. Διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο για λευχαιμία και προβλήματα στη σπονδυλική στήλη, καθώς και για παθήσεις του θυρεοειδούς.
Επιπλέον, αντιμετωπίζουν πολύ υψηλότερο κίνδυνο να αναπτύξουν άνοια σχετιζόμενη με την νόσο Αλτσχάιμερ καθώς γερνούν — εκτιμάται ότι είναι τρεις έως πέντε φορές υψηλότερος από τον γενικό πληθυσμό.
Οι επιστήμονες εξακολουθούν να εργάζονται για να εντοπίσουν την ακριβή αιτία, αλλά πιστεύεται ότι το επιπλέον αντίγραφο του χρωμοσώματος 21 οδηγεί στην υπερπαραγωγή της πρωτεΐνης προδρόμου αμυλοειδούς. Αυτή η υπερπαραγωγή οδηγεί στη συσσώρευση πλακών β-αμυλοειδούς στον εγκέφαλο, ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της νόσου Αλτσχάιμερ.
Ωστόσο, η εξάλειψη του συνδρόμου Down έχει αποδειχθεί ένα αμφιλεγόμενο θέμα. Η Ισλανδία έχει γίνει πρωτοσέλιδο τα τελευταία χρόνια για την σχεδόν εξάλειψή του στον πληθυσμό της, που αριθμεί λίγο λιγότερο από 400.000 άτομα, κυρίως επειδή σχεδόν όλες οι γυναίκες εκεί επιλέγουν να κάνουν έκτρωση όταν οι προγεννητικές εξετάσεις τους είναι θετικές για το σύνδρομο.
«Όταν αρχίζουμε να ακούμε τι έχουν να πουν οι ίδιοι οι άνθρωποι με σύνδρομο Down για αυτό… το βρίσκουν ενοχλητικό… και ακούμε τις ίδιες ιστορίες από τις οικογένειές τους», δήλωσε η Ástríður Stefánsdóttir, γιατρός και καθηγήτρια εφαρμοσμένης ηθικής στο Πανεπιστήμιο της Ισλανδίας, στο ABC News Australia.
Πηγή: New York Post