Massiivinen uuden geenin muokkausprojekti on murskata Alzheimerin tauti

Alzheimerin taudin suhteen tiede on häviävän puolella.

Alzheimerin tauti on julma kaikkein salakavalimmalla tavalla. Häiriö hiipii joissakin ikääntyvissä aivoissa syömällä vähitellen heidän kykynsä ajatella ja järkeillä ja vähentää ymmärrystä muistoista ja todellisuudesta. Maailman väestön ikääntyessä Alzheimerin tauti kasvattaa rumaaansa järkyttävällä nopeudella. Ja vuosikymmenien tutkimuksesta huolimatta meillä ei ole hoitoa - puhumattakaan parannuskeinoista.

Liian paljon downeria? Kansalliset terveyslaitokset (NIH) ovat samaa mieltä. Sisään yksi kunnianhimoisimmista hankkeista biologiassa NIH korruptoituu Alzheimerin taudin ja kantasolujen tutkijoiden kanssa suurin genomin muokkausprojekti koskaan suunniteltu.

Ajatus on yksinkertainen: vuosikymmenien tutkimus on löytänyt tiettyjä geenejä, jotka näyttävät lisäävän Alzheimerin ja muiden dementioiden mahdollisuutta. Numerot vaihtelevat yli satojen. Sen selvittäminen, miten kukin yhdistää toisen tai vaikuttaa toiseen - jos ollenkaan - vie vuosien tutkimusta yksittäisissä laboratorioissa. Entä jos tutkijat yhdistyvät, hyödyntävät jaettua resurssia ja ratkaisevat yhdessä tapauksen, miksi Alzheimerin tauti esiintyy ensinnäkin?

Aloitteen salainen ase on indusoituja pluripotentteja kantasoluja eli iPSC: itä. Samoin kuin useimmissa kantasoluissa, niillä on kyky muuttua mihin tahansa - solun Genie, jos haluat. iPSC: t syntyvät uudelleen tavallisista aikuisten soluista, kuten ihosoluista. Muunnettuaan aivosoluksi heillä on kuitenkin luovuttajansa alkuperäiset geenit, mikä tarkoittaa, että niillä on alkuperäisen ihmisen geneettinen perintö - esimerkiksi hänen mahdollisuutensa sairastua Alzheimerin tautiin. Entä jos otamme Alzheimerin tautiin liittyvät geenit näihin uudestisyntyneisiin kantasoluihin ja seuraamme niiden käyttäytymistä?

Tutkimalla näitä iPSC: itä voimme ehkä seurata vihjeitä, jotka johtavat niiden geneettisiin syihin Alzheimerin ja muut dementiat - tasoittavat tietä geeniterapioille nippaamaan ne alkuunsa.

IPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) on asetettu tekemään juuri tämä. Hankkeen tavoitteena on "stimuloida, nopeuttaa ja tukea tutkimusta, joka johtaa näiden sairauksien parannettujen hoitojen ja ennaltaehkäisyn kehittämiseen", NIH sanoi. Kaikki tuloksena olevat tietojoukot jaetaan avoimesti verkossa, kuka tahansa voi kaivaa ja tulkita.

Selkeällä kielellä? Heitetään kaikki uudet biotekniikan supertähdemme - kanssa CRISPR eturintamassa - yhtenäiseksi pyrkimykseksi Alzheimerin tautia vastaan ​​saavuttaa viime kädessä etusija. Se on hetki ”Kostajat, koota” kohti yhtä kovimmista vihollisistamme - joka pyrkii tuhoamaan oman mielemme sisältä.

Hiljainen vihollinen

Alzheimerin tauti tunnistettiin ensimmäisen kerran 1900-luvun alussa. Siitä lähtien tutkijat ovat pyrkineet löytämään syyn, joka saa aivot hukkaan.

Nykypäivän merkittävin idea on amyloidihypoteesi. Kuvittele kauhuelokuva kummitussa talossa, jossa aaveet lisääntyvät vähitellen ahdistuksessaan. Se on amyloidikauhu - proteiini, joka kerääntyy vähitellen mutta hiljaa hermosolujen, "talon" sisälle, lopulta poistamalla sen normaalin toiminnan ja johtamalla kaiken sisällä olevan kuolemaan. Myöhemmät tutkimukset löysivät myös muita myrkyllisiä proteiineja, jotka roikkuvat hermosolujen "talon" ulkopuolella ja jotka myrkyttävät vähitellen sisällä olevat molekyylivuokralaiset.

Vuosikymmenten ajan tiedemiehet ovat ajatelleet, että paras tapa voittaa nämä haamut oli ”karkotus” eli päästä eroon näistä myrkyllisistä proteiineista. Silti oikeudenkäynnissä oikeudenkäynnin jälkeen he epäonnistuivat. Alzheimerin hoidon epäonnistumisaste - toistaiseksi 100 prosenttia - on saanut jotkut kutsumaan hoitotoimia "unelmien hautausmaaksi".

On melko selvää, että tarvitsemme uusia ideoita.

Syötä CRISPR

Muutama vuosi sitten kaksi kuumakuvaa käveli kaupunkiin. Yksi on CRISPR, wunderkind-geneettinen terävä ampuja, joka voi katkaista, lisätä tai vaihtaa geenin tai kaksi (tai enemmän). Toinen on iPSC: t, indusoidut pluripotentit kantasolut, jotka "syntyvät uudelleen" aikuisten soluista kemiallisen kylvyn kautta.

Nämä kaksi yhdessä voivat jäljitellä Dementia 2.0: ta astiassa.

Esimerkiksi CRISPR-tutkimuksen avulla tutkijat voivat helposti lisätä Alzheimerin tautiin tai sen suojaan liittyviä geenejä iPSC: hen - joko terveeltä luovuttajalta tai muulta, jolla on suuri dementian riski, ja tarkkailla mitä tapahtuu. Aivosolu on kuin koliseva pääkaupunkiseutu, jossa proteiinit ja muut molekyylit viheltävät ympäriinsä. Esimerkiksi lisäämällä annos pro-Alzheimerin taudin geenejä voi estää liikenteen gunkilla, mikä saa tutkijat selvittämään, kuinka nämä geenit sopivat suurempaan Alzheimerin taudin kuvaan. Elokuvaharrastajille se on kuin lisätä soluun geeni Godzillalle ja toinen King Kongille. Tiedät, että molemmat voivat sekoittaa asiat, mutta vain tarkkailemalla, mitä solussa tapahtuu, voit tietää varmasti.

Yksittäiset laboratoriot ovat kokeilleet lähestymistapaa siitä lähtien, kun iPSC: t keksittiin, mutta siinä on ongelma. Koska iPSC: t perivät ihmisen geneettisen "perustason", eri laboratorioiden tutkijoiden on todella vaikeaa arvioida, aiheuttaako geeni Alzheimerin tautia vai oliko se vain fluke luovuttajan erityisen geneettisen rakenteen vuoksi.

Uusi iNDI-suunnitelma pyrkii standardoimaan kaiken. CRISPR: n avulla he lisäävät yli 100 geeniä, jotka liittyvät Alzheimerin tautiin ja siihen liittyviin dementioihin, iPSC: iin useilta eri etnisesti erilaisilta terveiltä luovuttajilta. Tuloksena on valtava genomitekniikan projekti, joka johtaa koko kloonattujen solujen kirjastoon, joissa on mutaatioita, jotka voivat johtaa Alzheimerin tautiin.

Toisin sanoen, sen sijaan, että tutkisimme Alzheimerin tautia sairastavien ihmisten soluja, yritetään antaa normaalit, terveet aivosolut Alzheimerin taudille injektoimalla heille geenejä, jotka voivat vaikuttaa häiriöön. Jos katsot geenejä ohjelmistokoodina, on mahdollista lisätä koodi, joka mahdollisesti ajaa Alzheimerin tautia näihin soluihin geenimuokkauksen avulla. Suorita ohjelma ja voit tarkkailla, miten neuronit käyttäytyvät.

Projekti on kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen keskittyy massatekniikan soluihin, joita on muokattu CRISPR: llä. Toisessa analysoidaan perusteellisesti näitä tuloksena olevia soluja: esimerkiksi niiden genetiikka, miten geenit aktivoituvat, minkälaisia ​​proteiineja ne kuljettavat, miten nämä proteiinit ovat vuorovaikutuksessa jne.

"Suunnittelemalla tauteja aiheuttavat mutaatiot joukossa hyvin karakterisoituja, geneettisesti monimuotoisia iPSC: itä, projekti on suunniteltu varmistamaan tietojen toistettavuus laboratorioiden välillä ja tutkimaan dementian luonnollisen vaihtelun vaikutuksia", sanoi Tohtori Bill Skarnes, Jackson-laboratorion solutekniikan johtaja ja projektin johtaja.

Vasara Alzheimerin tautia vastaan

iNDI on sellainen aloite, joka on mahdollista vain viimeaikaisella biotekniikan tehostamisella. Satojen Alzheimerin tautiin liittyvien solujen suunnittelu - ja jakaminen tutkijoiden kanssa maailmanlaajuisesti - oli unelma vain kaksi vuosikymmentä sitten.

Selkeyden vuoksi projekti ei luo vain yksittäisiä soluja. Se käyttää CRISPR: ää solulinjojen tai kokonaisen solulinjan muodostamiseen Alzheimerin geenillä, joka voi siirtyä seuraavalle sukupolvelle. Ja se on heidän voimansa: ne voidaan jakaa laboratorioiden kanssa ympäri maailmaa, jotta voidaan edelleen hioa geenejä, joilla voi olla suurin vaikutus häiriöön. INDI: n toinen vaihe on vielä tehokkaampi, koska se kaivaa näiden solujen sisäiseen toimintaan luodakseen "huijauskoodin" - arkin siitä, miten niiden geenit ja proteiinit käyttäytyvät.

Yhdessä projekti tekee kovaa työtä rakennettaessa universumia Alzheimeriin liittyvistä soluista, joista jokaisessa on geeni, joka voi vaikuttaa dementiaan. "Tämäntyyppiset integroivat analyysit johtavat todennäköisesti mielenkiintoisiin ja käytännöllisiin löytöihin, joita kukaan lähestymistapa ei pystyisi oppimaan erikseen", kirjoittajat kirjoittivat. Se tarjoaa "parhaat mahdollisuudet todella ymmärtää" Alzheimerin tauti ja siihen liittyvät sairaudet sekä "lupaavat hoitomahdollisuudet".

Kuva pistetilanne: Gerd Altmann alkaen Pixabay

Lähde: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/