Hatalmas új génszerkesztési projekt készül az Alzheimer-kór leverésére

Amikor az Alzheimer-kórról van szó a tudomány ellen, a tudomány a vesztes oldalon áll.

Az Alzheimer-kór a legálomosabb módon kegyetlen. A rendellenesség egyes idősödő agyakban felbukkan, fokozatosan felemészti gondolkodási és okoskodási képességüket, lelassítva az emlékek és a valóság megragadását. Ahogy a világ népessége öregszik, az Alzheimer-kór megdöbbentő ütemben emeli fel csúnya fejét. És a több évtizedes kutatás ellenére nincs kezelésünk – a gyógymódról nem is beszélve.

Túl nagy a lehúzó? Az Országos Egészségügyi Intézet (NIH) egyetért. Ban ben az egyik legambiciózusabb projekt a biológiában az NIH arra ösztönzi az Alzheimer-kórral és az őssejt-kutatókkal foglalkozó kutatókat, hogy csatlakozzanak egymáshoz a legnagyobb genomszerkesztési projekt valaha fogant.

Az ötlet egyszerű: több évtizedes kutatás talált bizonyos géneket, amelyek úgy tűnik, hogy növelik az Alzheimer-kór és más demenciák esélyét. A számok száz felett mozognak. Annak kiderítése, hogy mindegyik hogyan kapcsolja össze vagy befolyásolja a másikat – ha egyáltalán van egyáltalán –, évekig tartó kutatást igényel az egyes laboratóriumokban. Mi van, ha a tudósok egyesülnek, közös erőforrást használnak fel, és közösen megoldják azt az esetet, hogy miért fordul elő az Alzheimer-kór?

A kezdeményezés titkos fegyvere az indukált pluripotens őssejtek vagy iPSC-k. A legtöbb őssejtekhez hasonlóan képesek bármivé átalakulni – sejtes dzsinnné, ha úgy tetszik. Az iPSC-k normál felnőtt sejtekből, például bőrsejtekből születnek újjá. Amikor azonban agysejtté alakulnak át, a donor eredeti génjeit hordozzák, ami azt jelenti, hogy az eredeti személy genetikai örökségét hordozzák – például az Alzheimer-kór kialakulásának esélyét. Mi lenne, ha Alzheimer-kórral kapcsolatos géneket viszünk be ezekbe az újjászületett őssejtekbe, és figyelnénk, hogyan viselkednek?

Ezen iPSC-k tanulmányozásával olyan nyomokat követhetünk, amelyek a betegség genetikai okaihoz vezetnek Alzheimer-kór és más demenciák – kikövezve az utat a génterápiák előtt, hogy elcsípje őket.

Az iPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) éppen erre készült. A projekt célja, hogy „ösztönözze, felgyorsítsa és támogassa azokat a kutatásokat, amelyek e betegségek jobb kezelésének és megelőzésének kifejlesztéséhez vezetnek” – írja a NIH. mondott. Az összes eredményül kapott adatkészletet nyíltan megosztjuk online, bárki bányászhatja és értelmezheti.

Közérthető nyelven? Dobjuk fel az összes új biotechnológiai szupersztárunkat – együtt CRISPR az élen – az Alzheimer-kór elleni összehangolt erőfeszítésbe, hogy végre fölénybe kerüljön. Ez egy „Bosszúállók, gyülekezzünk” pillanat az egyik legkeményebb ellenségünk felé – amelyik belülről igyekszik elpusztítani saját elménket.

A csendes ellenség

Az Alzheimer-kórt először az 1900-as évek elején ismerték fel. A tudósok azóta is arra törekednek, hogy megtalálják az okot, ami miatt az agypazarlás eltűnik.

Napjaink legszembetűnőbb gondolata az amiloid hipotézis. Képzeljen el egy horrorfilmet egy kísértetjárta házban, ahol a szellemek fokozatosan felerősödnek. Ez az amyloid horror – egy fehérje, amely fokozatosan, de hangtalanul felhalmozódik egy neuronban, a „házban”, végül megfosztja normális funkciójától, és bárminek a halálához vezet. A későbbi vizsgálatok más mérgező fehérjéket is találtak, amelyek a neuron „házán” kívül lógnak, és fokozatosan megmérgezik a molekuláris bérlőket.

A tudósok évtizedek óta úgy gondolták, hogy a szellemek legyőzésének legjobb módja az „ördögűzés”, vagyis az, hogy megszabaduljunk ezektől a mérgező fehérjéktől. Mégis tárgyalásról tárgyalásra kudarcot vallottak. Az Alzheimer-kór kezelésének sikertelensége – eddig 100 százalékos – arra késztetett, hogy egyesek a kezelési erőfeszítéseket az „álmok temetőjének” nevezzék.

Nyilvánvaló, hogy új ötletekre van szükségünk.

Írja be a CRISPR-t

Néhány évvel ezelőtt két menő vándorolt ​​be a városba. Az egyik a CRISPR, a csodagyerek genetikai lövész, amely képes levágni, beilleszteni vagy kicserélni egy vagy két (vagy több) gént. A másik az iPSC-k, az indukált pluripotens őssejtek, amelyek „újjászületnek” felnőtt sejtekből vegyi fürdőn keresztül.

A kettő együtt képes emulálni a Dementia 2.0-t egy edényben.

Például a CRISPR segítségével a tudósok könnyedén beilleszthetik az Alzheimer-kórral vagy annak védelmével kapcsolatos géneket egy iPSC-be – akár egészséges donortól, akár olyan személytől, akinek magas a demencia kockázata, és megfigyelhetik, mi történik. Az agysejt olyan, mint egy zümmögő nagyváros, amelyben fehérjék és más molekulák zúgnak. Ha például egy adag Alzheimer-gént adunk hozzá, az gunk-kal blokkolhatja a forgalmat, ami arra készteti a tudósokat, hogy kiderítsék, hogyan illeszkednek ezek a gének a nagyobb Alzheimer-kórképbe. A filmrajongók számára ez olyan, mintha egy gént adnának a sejthez Godzilla és egy másik King Kong számára. Tudja, hogy mindkettő elronthatja a dolgokat, de csak akkor tudhatja biztosan, ha megnézi, mi történik egy cellában.

Az iPSC-k feltalálása óta az egyes laboratóriumok próbálkoztak ezzel a megközelítéssel, de van egy probléma. Mivel az iPSC-k öröklik egy személy genetikai „alapvonalát”, a különböző laboratóriumokban dolgozó tudósok számára nagyon megnehezíti annak értékelését, hogy egy gén okozza-e az Alzheimer-kórt, vagy csak véletlen volt az adományozó sajátos genetikai felépítése miatt.

Az új iNDI-terv mindent szabványosít. A CRISPR segítségével több mint 100 Alzheimer-kórhoz és a kapcsolódó demenciához kapcsolódó gént adnak hozzá az iPSC-khöz, amelyek etnikailag sokféle egészséges donortól származnak. Az eredmény egy hatalmas genommérnöki projekt, amely klónozott sejtek egész könyvtárához vezet, amelyek olyan mutációkat hordoznak, amelyek Alzheimer-kórhoz vezethetnek.

Más szavakkal, ahelyett, hogy Alzheimer-kórban szenvedők sejtjeit tanulmányoznánk, próbáljunk normális, egészséges Alzheimer-kóros agysejteket adni olyan génekkel, amelyek hozzájárulhatnak a rendellenesség kialakulásához. Ha a géneket szoftverkódként tekinti, akkor lehetséges olyan kódot beilleszteni ezekbe a sejtekbe, amelyek génszerkesztéssel képesek az Alzheimer-kórt kiváltani. Futtassa a programot, és megfigyelheti, hogyan viselkednek a neuronok.

A projekt két fázisban zajlik. Az első a CRISPR-rel szerkesztett tömeges mérnöki cellákra összpontosít. A második a kapott sejtek alapos elemzése: például a genetikájuk, a génjeik aktiválódása, milyen típusú fehérjéket hordoznak, hogyan hatnak egymásra ezek a fehérjék, és így tovább.

„Jól jellemzett, genetikailag változatos iPSC-kben betegséget okozó mutációk tervezésével a projektet úgy tervezték, hogy biztosítsa az adatok reprodukálhatóságát a laboratóriumok között, és feltárja a demencia természetes variációinak hatását.” mondott Dr. Bill Skarnes, a Jackson Laboratory sejtmérnöki igazgatója és a projekt vezetője.

Kalapács az Alzheimer-kór ellen

Az iNDI az a fajta kezdeményezés, amely csak a közelmúltban végrehajtott biotechnológiai fellendüléssel lehetséges. Az Alzheimer-kórhoz kapcsolódó több száz sejt megtervezése – és a tudósokkal való megosztása világszerte – csak két évtizeddel ezelőtti álom volt.

Az egyértelműség kedvéért a projekt nem csak egyedi cellákat hoz létre. A CRISPR segítségével olyan sejtvonalakat vagy teljes sejtvonalakat állít elő az Alzheimer-génnel, amelyek továbbadhatnak a következő generációnak. És ez az erejük: megoszthatók a laboratóriumokkal szerte a világon, hogy tovább csiszolják azokat a géneket, amelyek a legnagyobb hatással lehetnek a rendellenességre. Az iNDI második fázisa még erősebb, mivel ezeknek a sejteknek a belső működésébe mélyedik, hogy létrehozzon egy „csalókódot” – egy lapot, amely bemutatja, hogyan viselkednek génjeik és fehérjéik.

A projekt együtt végzi el az Alzheimer-kórral kapcsolatos sejtekből álló univerzum felépítésének kemény munkáját, amelyek mindegyike olyan génnel van felszerelve, amely hatással lehet a demenciára. „Az ilyen típusú integratív elemzések valószínűleg olyan érdekes és gyakorlatias felfedezésekhez vezetnek, amelyeket egyetlen megközelítés sem lenne képes önmagában megtanulni” – írták a szerzők. Ez biztosítja a „legjobb esélyt az Alzheimer-kór és a kapcsolódó betegségek valódi megértésére, valamint „ígéretes kezelési lehetőségeket”.

Kép: Gerd Altmann ból ből pixabay

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