Ogromny nowy projekt edycji genów ma zmiażdżyć chorobę Alzheimera

Jeśli chodzi o walkę z chorobą Alzheimera w porównaniu z nauką, nauka jest po stronie przegranej.

Alzheimer jest okrutny w najbardziej podstępny sposób. Zaburzenie wkrada się do niektórych starzejących się mózgów, stopniowo zżerając ich zdolność myślenia i rozumowania, zmniejszając ich chwyt na wspomnienia i rzeczywistość. W miarę starzenia się światowej populacji choroba Alzheimera podnosi swoją brzydką głowę w szokującym tempie. Pomimo dziesięcioleci badań nie mamy żadnego leczenia - nie wspominając o lekarstwie.

Za dużo przygnębiający? Zgadza się z tym National Institutes of Health (NIH). W jeden z najbardziej ambitnych projektów w biologii, NIH zbiera naukowców z chorobą Alzheimera i komórkami macierzystymi największy projekt edycji genomu kiedykolwiek poczęty.

Pomysł jest prosty: dziesięciolecia badań odkryły pewne geny, które wydają się zwiększać ryzyko choroby Alzheimera i innych demencji. Liczby sięgają ponad setek. Ustalenie, w jaki sposób każdy z nich łączy się lub wpływa na inne - jeśli w ogóle - wymaga lat badań w poszczególnych laboratoriach. A co, jeśli naukowcy zjednoczy się, wykorzystają wspólne zasoby i wspólnie rozwiążą przypadek, dlaczego w ogóle występuje choroba Alzheimera?

Tajną bronią inicjatywy są indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste lub iPSC. Podobnie jak większość komórek macierzystych, mają one zdolność przekształcania się w cokolwiek - jeśli wolisz, w komórkowego dżina. iPSC odradzają się ze zwykłych dorosłych komórek, takich jak komórki skóry. Jednak przekształcone w komórkę mózgową niosą ze sobą oryginalne geny dawcy, co oznacza, że ​​przechowują dziedzictwo genetyczne pierwotnej osoby - na przykład przede wszystkim szansę na rozwój choroby Alzheimera. A jeśli wprowadzimy do tych odrodzonych komórek macierzystych geny związane z chorobą Alzheimera i będziemy obserwować, jak się zachowują?

Badając te iPSC, możemy być w stanie śledzić wskazówki, które prowadzą do genetycznych przyczyn Alzheimera i inne demencje - torujące drogę terapiom genowym, aby zdusić je w zarodku.

Inicjatywa iPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) ma właśnie to zrobić. Projekt ma na celu „stymulowanie, przyspieszanie i wspieranie badań, które doprowadzą do opracowania ulepszonych metod leczenia i profilaktyki tych chorób”. powiedziany. Wszystkie wynikowe zbiory danych będą jawnie udostępniane online, aby każdy mógł je wydobyć i zinterpretować.

W prostym języku? Rzućmy razem wszystkie nasze nowe gwiazdy biotechnologii CRISPR na czele - do wspólnego wysiłku przeciwko chorobie Alzheimera, aby w końcu zdobyć przewagę. To moment „zbierzcie mścicieli” w stronę jednego z naszych najtwardszych wrogów - takiego, który stara się zniszczyć nasze umysły od wewnątrz.

Cichy wróg

Choroba Alzheimera została po raz pierwszy rozpoznana na początku XX wieku. Od tego czasu naukowcy starali się znaleźć przyczynę, która powoduje marnotrawstwo mózgu.

Najbardziej znanym dziś pomysłem jest hipoteza amyloidu. Wyobraź sobie horror w nawiedzonym domu z duchami, które stopniowo nasilają się w ich nawiedzeniu. To horror amyloidowy - białko, które stopniowo, ale cicho gromadzi się w neuronie, „domu”, ostatecznie pozbawiając go normalnej funkcji i prowadząc do śmierci czegokolwiek w środku. Późniejsze badania wykazały również inne toksyczne białka, które wiszą poza „domem” neuronów, które stopniowo zatruwają molekularnych lokatorów.

Przez dziesięciolecia naukowcy uważali, że najlepszym sposobem na pokonanie tych duchów jest „egzorcyzm”, czyli pozbycie się tych toksycznych białek. Jednak w procesie za sądem zawiedli. Wskaźnik niepowodzeń w leczeniu choroby Alzheimera - jak dotąd 100 procent - doprowadził niektórych do nazywania wysiłków terapeutycznych „cmentarzyskiem snów”.

To całkiem oczywiste, że potrzebujemy nowych pomysłów.

Wpisz CRISPR

Kilka lat temu do miasta weszły dwa hotshoty. Jednym z nich jest CRISPR, genialny strzelec wyborowy wunderkind, który może ciąć, wstawiać lub wymieniać gen lub dwa (lub więcej). Drugi to iPSC, indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, które „odradzają się” z dorosłych komórek poprzez kąpiel chemiczną.

Obaj razem mogą naśladować demencję 2.0 w naczyniu.

Na przykład, korzystając z CRISPR, naukowcy mogą łatwo wstawić geny związane z chorobą Alzheimera lub jego ochroną do iPSC - pochodzącą od zdrowego dawcy lub osoby z wysokim ryzykiem demencji i obserwować, co się dzieje. Komórka mózgowa jest jak brzęczący obszar metropolitalny, w którym krążą białka i inne cząsteczki. Na przykład dodanie dawki genów sprzyjających chorobie Alzheimera może zablokować ruch z maźnią, co prowadzi naukowców do ustalenia, w jaki sposób te geny pasują do szerszego obrazu choroby Alzheimera. Dla miłośników kina to jak dodanie do komórki genu dla Godzilli i innego dla King Konga. Wiesz, że oboje mogą zepsuć sprawę, ale tylko obserwując, co dzieje się w celi, możesz wiedzieć na pewno.

Poszczególne laboratoria próbowały tego podejścia od czasu wynalezienia iPSC, ale jest problem. Ponieważ iPSC dziedziczą genetyczną „linię bazową” człowieka, bardzo trudno jest naukowcom z różnych laboratoriów ocenić, czy gen powoduje chorobę Alzheimera, czy też był to tylko przypadek z powodu szczególnego składu genetycznego dawcy.

Nowy plan iNDI ma na celu ujednolicenie wszystkiego. Korzystając z CRISPR, dodadzą ponad 100 genów związanych z chorobą Alzheimera i pokrewnymi demencjami do iPSC pochodzących od różnorodnych etnicznie zdrowych dawców. Rezultatem jest ogromny projekt inżynieryjny genomu, prowadzący do powstania całej biblioteki sklonowanych komórek niosących mutacje, które mogą prowadzić do choroby Alzheimera.

Innymi słowy, zamiast badać komórki pochodzące od osób z chorobą Alzheimera, spróbujmy podać normalne, zdrowe komórki mózgowe na chorobę Alzheimera, wstrzykując im geny, które mogą przyczyniać się do tej choroby. Jeśli postrzegasz geny jako kod oprogramowania, możliwe jest wstawienie kodu, który potencjalnie kieruje chorobą Alzheimera do tych komórek poprzez edycję genów. Uruchom program, a będziesz mógł obserwować, jak zachowują się neurony.

Projekt składa się z dwóch faz. Pierwsza koncentruje się na komórkach inżynierii masowej edytowanych za pomocą CRISPR. Drugi to dokładna analiza powstałych komórek: na przykład ich genetyka, sposób aktywacji genów, rodzaje białek, które niosą, jak te białka oddziałują i tak dalej.

„Dzięki inżynierii mutacji powodujących choroby w zestawie dobrze scharakteryzowanych, zróżnicowanych genetycznie iPSC, projekt ma zapewnić odtwarzalność danych w laboratoriach i zbadać wpływ naturalnej zmienności w demencji”, powiedziany Dr Bill Skarnes, dyrektor inżynierii komórkowej w Jackson Laboratory i lider projektu.

Młot przeciw chorobie Alzheimera

iNDI to rodzaj inicjatywy, która jest możliwa tylko dzięki naszemu niedawnemu impulsowi biotechnologicznemu. Inżynieria setek komórek związanych z chorobą Alzheimera - i udostępnienie ich naukowcom na całym świecie - była mrzonką zaledwie dwie dekady temu.

Żeby było jasne, projekt nie tylko generuje pojedyncze komórki. Wykorzystuje CRISPR do tworzenia linii komórkowych lub całych linii komórek z genem Alzheimera, które mogą zostać przekazane następnemu pokoleniu. I to jest ich moc: można nimi dzielić się z laboratoriami na całym świecie, aby dalej doskonalić geny, które mogą mieć największy wpływ na zaburzenie. Faza druga iNDI jest jeszcze potężniejsza, ponieważ zagłębia się w wewnętrzne funkcjonowanie tych komórek, aby wygenerować „kod” - arkusz opisujący zachowanie ich genów i białek.

Wspólnie uczestnicy projektu wykonują ciężką pracę polegającą na zbudowaniu wszechświata komórek związanych z chorobą Alzheimera, z których każda jest wyposażona w gen, który może mieć wpływ na demencję. „Tego typu analizy integracyjne mogą prowadzić do interesujących i wykonalnych odkryć, których żadne podejście nie byłoby w stanie nauczyć się w izolacji” - napisali autorzy. Zapewnia „najlepszą szansę na pełne zrozumienie” choroby Alzheimera i pokrewnych oraz „obiecujące możliwości leczenia”.

Kredytowych Image: Gerd Altmann od Pixabay

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