Un proiect masiv de editare a genelor este lansat pentru a zdrobi boala Alzheimer

Când vine vorba de Alzheimer versus știință, știința este de partea învinsă.

Alzheimer este crud în cel mai insidios mod. Tulburarea se strecoară în unele creiere îmbătrânite, mănâncând treptat capacitatea lor de a gândi și de a raționa, scăzându-și înțelegerea asupra amintirilor și a realității. Pe măsură ce populația lumii îmbătrânește, boala Alzheimer își ridică capul urât într-un ritm șocant. Și, în ciuda deceniilor de cercetare, nu avem nici un tratament, ca să nu mai vorbim de un leac.

Prea mult dezamăgitor? National Institutes of Health (NIH) este de acord. În unul dintre cele mai ambițioase proiecte în biologie, NIH constrânge cercetătorii cu Alzheimer și celule stem să se reunească cel mai mare proiect de editare a genomului conceput vreodată.

Ideea este simplă: zeci de ani de cercetare au descoperit anumite gene care par să mărească șansa de apariție a Alzheimer și a altor demențe. Cifrele variază peste sute. Înțelegerea modului în care fiecare leagă sau influențează pe altul – dacă este deloc – necesită ani de cercetare în laboratoare individuale. Ce se întâmplă dacă oamenii de știință se unesc, accesează o resursă comună și rezolvă în mod colectiv cazul de ce apare boala Alzheimer în primul rând?

Arma secretă a inițiativei sunt celulele stem pluripotente induse sau iPSC. Similar cu majoritatea celulelor stem, ele au capacitatea de a se transforma în orice – un Geniu celular, dacă vrei. iPSC-urile renasc din celule adulte obișnuite, cum ar fi celulele pielii. Cu toate acestea, atunci când sunt transformați într-o celulă cerebrală, ei poartă genele originale ale donatorului lor, ceea ce înseamnă că adăpostesc moștenirea genetică a persoanei inițiale - de exemplu, șansa acesteia de a dezvolta Alzheimer în primul rând. Ce se întâmplă dacă introducem gene legate de Alzheimer în aceste celule stem renăscute și vedem cum se comportă?

Studiind aceste iPSC, am putea fi capabili să urmărim indicii care duc la cauzele genetice ale Alzheimer și alte demențe - deschizând drumul pentru terapiile genetice pentru a le zgâria din răsputeri.

Inițiativa iPSC pentru boli neurodegenerative (iNDI) este pregătită să facă exact asta. Proiectul își propune să „stimuleze, să accelereze și să susțină cercetarea care va duce la dezvoltarea de tratamente și prevenire îmbunătățite pentru aceste boli”, NIH. a spus. Toate seturile de date rezultate vor fi partajate online în mod deschis, pentru ca oricine să le poată extrage și să le interpreteze.

într-un limbaj simplu? Să aruncăm toate noile noastre superstaruri din biotehnologie—cu CRISPR în frunte — într-un efort concertat împotriva bolii Alzheimer, pentru a câștiga în sfârșit avantajul. Este un moment „Răzbunători, adună-te” către unul dintre cei mai duri dușmani ai noștri – unul care încearcă să ne distrugă propriile minți din interior.

Duşmanul tăcut

Boala Alzheimer a fost recunoscută pentru prima dată la începutul anilor 1900. De atunci, oamenii de știință s-au străduit să găsească cauza care face ca un creier să piardă.

Cea mai proeminentă idee astăzi este ipoteza amiloidului. Imaginați-vă un film de groază în interiorul unei case bântuite cu fantome care se intensifică treptat în bântuirea lor. Aceasta este groaza amiloidă - o proteină care se acumulează treptat, dar în tăcere în interiorul unui neuron, „casa”, în cele din urmă dezbrăcându-l de funcția sa normală și ducând la moartea oricărui lucru din interior. Studiile ulterioare au descoperit, de asemenea, alte proteine ​​toxice care stau în afara „casei” neuronilor, care otrăvește treptat chiriașii moleculari din interior.

Timp de decenii, oamenii de știință au crezut că cea mai bună abordare pentru a învinge aceste fantome a fost un „exorcism” – adică să scape de aceste proteine ​​toxice. Cu toate acestea, proces după proces, au eșuat. Rata de eșec pentru tratamentul Alzheimer - până acum, 100 la sută - i-a determinat pe unii să numească eforturile de tratament un „cimitir al viselor”.

Este destul de evident că avem nevoie de idei noi.

Intră în CRISPR

În urmă cu câțiva ani, doi hotshots s-au plimbat în oraș. Unul este CRISPR, trăgătorul genetic nemaipomenit care poate tăia, introduce sau schimba o genă sau două (sau mai multe). Celălalt este iPSC-urile, celule stem pluripotente induse, care „renesc” din celule adulte printr-o baie chimică.

Cei doi împreună pot emula Dementa 2.0 într-o farfurie.

De exemplu, folosind CRISPR, oamenii de știință pot introduce cu ușurință gene legate de boala Alzheimer sau de protecția acestuia într-un iPSC - fie de la un donator sănătos, fie de la cineva cu un risc ridicat de demență și să observe ce se întâmplă. O celulă a creierului este ca o zonă metropolitană zgomotoasă, cu proteine ​​și alte molecule care zboară în jur. Adăugarea unei doze de gene pro-Alzheimer, de exemplu, ar putea bloca traficul cu gunk, conducând oamenii de știință să descopere cum se încadrează acele gene în imaginea mai mare a Alzheimer. Pentru iubitorii de film, este ca și cum ai adăuga într-o celulă o genă pentru Godzilla și alta pentru King Kong. Știi că amândoi ar putea da peste cap lucrurile, dar doar urmărind ce se întâmplă într-o celulă poți ști cu siguranță.

Laboratoarele individuale au încercat abordarea de când au fost inventate iPSC-urile, dar există o problemă. Deoarece iPSC-urile moștenesc „linia de bază” genetică a unei persoane, este foarte dificil pentru oamenii de știință din diferite laboratoare să evalueze dacă o genă provoacă Alzheimer sau dacă a fost doar o întâmplare din cauza machiajului genetic specific al donatorului.

Noul plan iNDI urmărește să standardizeze totul. Folosind CRISPR, ei vor adăuga peste 100 de gene legate de Alzheimer și demențe asociate în iPSC-uri de la o mare varietate de donatori sănătoși diverși din punct de vedere etnic. Rezultatul este un proiect uriaș de inginerie a genomului, care duce la o întreagă bibliotecă de celule clonate care poartă mutații care ar putea duce la Alzheimer.

Cu alte cuvinte, mai degrabă decât să studiem celulele de la persoanele cu Alzheimer, să încercăm să dăm celule cerebrale normale și sănătoase Alzheimer prin injectarea lor cu gene care ar putea contribui la tulburare. Dacă vedeți genele ca un cod software, atunci este posibil să introduceți cod care ar putea conduce boala Alzheimer în acele celule prin editarea genelor. Executați programul și veți putea observa cum se comportă neuronii.

Proiectul are două etape. Prima se concentrează pe celulele de inginerie de masă editate cu CRISPR. Al doilea este analiza amănunțită a acestor celule rezultate: de exemplu, genetica lor, modul în care genele lor se activează, ce fel de proteine ​​poartă, cum interacționează acele proteine ​​și așa mai departe.

„Prin proiectarea mutațiilor care cauzează boli într-un set de iPSC-uri bine caracterizate, diverse din punct de vedere genetic, proiectul este conceput pentru a asigura reproductibilitatea datelor în laboratoare și pentru a explora efectul variației naturale în demență.” a spus Dr. Bill Skarnes, director de inginerie celulară la Laboratorul Jackson și lider al proiectului.

Un ciocan împotriva bolii Alzheimer

iNDI este genul de inițiativă care este posibilă numai cu recentul nostru impuls biotehnologic. Proiectarea a sute de celule legate de boala Alzheimer – și pentru a le împărtăși oamenilor de știință din întreaga lume – a fost un vis în urmă cu doar două decenii.

Pentru a fi clar, proiectul nu generează doar celule individuale. Folosește CRISPR pentru a face linii celulare sau linii întregi de celule cu gena Alzheimer care se pot transmite generației următoare. Și aceasta este puterea lor: pot fi împărtășite cu laboratoarele din întreaga lume, pentru a se concentra în continuare asupra genelor care ar putea avea cel mai mare impact asupra tulburării. Faza a doua a iNDI este și mai puternică, prin aceea că se adâncește în funcționarea interioară a acestor celule pentru a genera un „cod cheat” - o foaie cu modul în care se comportă genele și proteinele lor.

Împreună, proiectul face munca grea de a construi un univers de celule asociate cu Alzheimer, fiecare echipată cu o genă care ar putea avea un impact asupra demenței. „Aceste tipuri de analize integrative sunt probabil să conducă la descoperiri interesante și acționabile pe care nicio abordare nu le-ar putea învăța în mod izolat”, au scris autorii. Oferă „cea mai bună șansă de a înțelege cu adevărat” Alzheimer și bolile asociate și „posibilități promițătoare de tratament”.

Credit imagine: Gerd Altmann din Pixabay

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