פרויקט עריכת ג'ין מסיבי חדש נועד לרסק אלצהיימר

כשמדובר באלצהיימר לעומת מדע, המדע נמצא בצד המפסיד.

אלצהיימר הוא אכזרי בצורה הערמומית ביותר. ההפרעה מתגנבת בכמה מוחים מזדקנים, ואוכלת בהדרגה את יכולתם לחשוב ולהגות, תוך שהיא מקטינה את אחיזתם בזיכרונות ובמציאות. ככל שאוכלוסיית העולם מזדקנת, אלצהיימר מרים את ראשו המכוער בקצב מזעזע. ולמרות עשרות שנים של מחקר, אין לנו שום טיפול - שלא לדבר על תרופה.

יותר מדי מטה? המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) מסכימים. ב אחד הפרויקטים השאפתניים ביותר בביולוגיה, ה- NIH קורא לחוקרי אלצהיימר ותאי גזע להיכנס יחד פרויקט עריכת הגנום הגדול ביותר אי פעם הגה.

הרעיון הוא פשוט: עשרות שנים של מחקר מצאו גנים מסוימים שנראים כמגדילים את הסיכוי לאלצהיימר ודמנציות אחרות. המספרים נעים על פני מאות. להבין כיצד כל אחד מחבר או משפיע על אחר - אם בכלל - לוקח שנים של מחקר במעבדות בודדות. מה אם מדענים יתאחדו, ישתמשו במשאב משותף ויפתור ביחד את המקרה מדוע אלצהיימר מתרחש מלכתחילה?

הנשק הסודי של היוזמה הוא תאי גזע פלוריפוטנטיים, או iPSCs המושרים. בדומה לרוב תאי הגזע, יש להם את היכולת להפוך לכל דבר - ג'ין סלולרי, אם תרצו. iPSCs נולדים מחדש מתאים בוגרים רגילים, כמו תאי עור. אולם כשהם הופכים לתא מוח, הם נושאים את הגנים המקוריים של התורם שלהם, כלומר הם שומרים על המורשת הגנטית של האדם המקורי - למשל, הסיכוי שלו לפתח אלצהיימר מלכתחילה. מה אם נכניס גנים הקשורים לאלצהיימר לתאי גזע שנולדו מחדש ונראה כיצד הם מתנהגים?

על ידי לימוד iPSCs אלה, נוכל אולי לעקוב אחר רמזים המובילים לגורמים הגנטיים של אלצהיימר ודמנציות אחרות - סלילת הדרך לטיפולים גנטיים בכדי לנחול אותם בניצן.

יוזמת iPSC Neurodegenererative Disease (iNDI) אמורה לעשות בדיוק את זה. הפרויקט נועד "לעורר, להאיץ ולתמוך במחקר שיוביל לפיתוח טיפולים ומניעה משופרים למחלות אלו", ה- NIH אמר. כל מערכי הנתונים המתקבלים ישותפו באופן גלוי באופן מקוון, לכל מי שייכרה ויפרש.

בשפה פשוטה? בואו נזרוק את כל כוכבי העל הביוטכנולוגיים החדשים שלנו - עם CRISPR בחזית - למאמץ מתואם נגד אלצהיימר, סוף סוף לעלות על העליונה. זהו רגע "נוקמים, התאספו" לעבר אחד האויבים הקשוחים שלנו - אחד המבקש להרוס את מוחנו מבפנים.

האויב השקט

מחלת אלצהיימר הוכרה לראשונה בתחילת המאה העשרים. מאז, מדענים ניסו למצוא את הסיבה שגורמת למוח להתבזבז.

הרעיון הבולט ביותר כיום הוא השערת העמילואיד. דמיין סרט אימה בתוך בית רדוף רוחות רפאים שמתחזק בהדרגה ברדיפותיהם. זו האימה העמילואידית - חלבון המצטבר בהדרגה אך בשקט בתוך נוירון, "הבית", ובסופו של דבר מפסיק אותו מתפקודו הרגיל ומוביל למוות של כל דבר בתוכו. מחקרים שלאחר מכן מצאו גם חלבונים רעילים אחרים המסתובבים מחוץ ל"בית "הנוירונים שמרעילים בהדרגה את הדיירים המולקולריים.

במשך עשרות שנים מדענים חשבו כי הגישה הטובה ביותר להכות רוחות רפאים אלה הייתה "גירוש שדים" - כלומר להיפטר מחלבונים רעילים אלה. אולם במשפט אחרי משפט הם נכשלו. שיעור הכישלון בטיפול באלצהיימר - עד כה, במאה אחוז - הביא את חלקם לכנות את מאמצי הטיפול "בית קברות של חלומות".

זה די ברור שאנחנו צריכים רעיונות חדשים.

הזן CRISPR

לפני מספר שנים, שתי נקודות חמות הסתובבו לעיר. האחד הוא CRISPR, הקליע הגנטי של wunderkind שיכול לצלול דרך, להכניס או להחליף גן או שניים (או יותר). השני הוא iPSCs, תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים, אשר "נולדים מחדש" מתאים בוגרים דרך אמבטיה כימית.

השניים יחד יכולים לחקות דמנציה 2.0 בצלחת.

לדוגמה, באמצעות CRISPR, מדענים יכולים להכניס בקלות גנים הקשורים לאלצהיימר, או להגנתו, ל- iPSC - או זה מתורם בריא, או מישהו עם סיכון גבוה לדמנציה, ולבחון מה קורה. תא מוחי הוא כמו אזור מטרופולין מזמזם, עם חלבונים ומולקולות אחרות המסתובבות. הוספת מנה של גנים פרו-אלצהיימר, למשל, עלולה לחסום תנועה עם זבל, ולהוביל מדענים להבין כיצד גנים אלה משתלבים בתמונת האלצהיימר הגדולה יותר. עבור חובבי הסרטים שם, זה כמו להוסיף לתא גן עבור גודזילה ועוד אחד עבור קינג קונג. אתה יודע ששניהם יכולים לבלגן את הדברים, אבל רק על ידי צפייה במתרחש בתא אתה יכול לדעת בוודאות.

מעבדות בודדות ניסו את הגישה מאז שהומצאו iPSCs, אבל יש בעיה. מכיוון ש- iPSCs יורשים את ה"בסיס "הגנטי של האדם, זה מקשה באמת על מדענים במעבדות שונות להעריך האם גן גורם לאלצהיימר, או שמא היה מדובר רק בחלוקה בגלל ההרכב הגנטי המסוים של התורם.

תוכנית ה- iNDI החדשה נראית סטנדרטית של הכל. באמצעות CRISPR הם יוסיפו ל- 100 יותר גנים הקשורים לאלצהיימר ודמנציות קשורות ל- iPSC ממגוון רחב של תורמים בריאים מגוונים מבחינה אתנית. התוצאה היא פרויקט הנדסי גנום ענק, המוביל לספרייה שלמה של תאים משובטים הנושאים מוטציות שעלולות להוביל לאלצהיימר.

במילים אחרות, במקום לחקור תאים מאנשים עם אלצהיימר, בואו ננסה לתת לתאי מוח תקינים ובריאים אלצהיימר על ידי הזרקת גנים שיכולים לתרום להפרעה. אם אתה רואה בגנים קוד תוכנה, ניתן להכניס קוד העלול להניע אלצהיימר לתאים אלה באמצעות עריכת גנים. בצע את התוכנית ותוכל לבחון כיצד נוירונים מתנהגים.

הפרויקט מגיע בשני שלבים. הראשון מתמקד בתאים להנדסה המונית בעריכת CRISPR. השנייה היא ניתוח יסודי של תאים אלה שנוצרו: למשל, הגנטיקה שלהם, כיצד הגנים שלהם מופעלים, אילו סוגי חלבונים הם נושאים, כיצד החלבונים הללו מתקשרים, וכן הלאה.

"על ידי הנדסה של מוטציות הגורמות למחלה במערך iPSCs מאופיינים ומגוונים היטב, הפרויקט נועד להבטיח שחזור של נתונים במעבדות ולחקור את ההשפעה של שונות טבעית בדמנציה. אמר ד"ר ביל סקארנס, מנהל הנדסת סלולר במעבדת ג'קסון, ומוביל הפרויקט.

פטיש נגד אלצהיימר

iNDI היא סוג של יוזמה שרק אפשרית עם הדחיפה האחרונה שלנו בתחום הביוטכנולוגיה. הנדסת מאות תאים הקשורים לאלצהיימר - ולשיתוף עם מדענים ברחבי העולם - הייתה חלום מקטרת רק לפני שני עשורים.

כדי להיות ברור, הפרויקט לא מייצר רק תאים בודדים. הוא משתמש ב- CRISPR כדי ליצור שורות תאים, או שושלות שלמות של תאים עם הגן האלצהיימר שיכולים לעבור לדור הבא. וזה כוחם: ניתן לחלוק אותם עם מעבדות ברחבי העולם, כדי לחדד עוד יותר את הגנים שעלולים להשפיע בצורה הגדולה ביותר על ההפרעה. שלב שני של iNDI הוא חזק עוד יותר, בכך שהוא חופר לתוך פעולתם הפנימית של תאים אלה כדי ליצור "קוד רמאות" - גיליון של התנהגות הגנים והחלבונים שלהם.

יחד, הפרויקט עושה עבודה קשה בבניית יקום של תאים הקשורים לאלצהיימר, כאשר כל אחד מהם מצויד בגן שיכול להשפיע על הדמנציה. "סוגים אלה של ניתוחים אינטגרטיביים עשויים להוביל לתגליות מעניינות ופעולות שאף אחד מהם לא יוכל ללמוד בבידוד", כתבו המחברים. זה מספק את "הסיכוי הטוב ביותר להבין באמת" מחלות אלצהיימר ומחלות קשורות, ו"אפשרויות טיפול מבטיחות ".

תמונת אשראי: גרד אלטמן החל מ- pixabay

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