W jaki sposób zmiany w genomie mogą pomóc w leczeniu XLRP
Jeden na 10 do 15,000 obywateli Europy cierpi na XLRP w ciągu pierwszych 10 lat życia. Ta choroba genetyczna doprowadza do znacznej utraty wzroku, a czasami nawet do pełnej ślepoty – i nie istnieje na nią żadne lekarstwo. - W 80% przypadków XLRP mutacja genu RPGR doprowadza do nieobecności białka lub produkcji białek niefunkcjonalnych. Oba te przypadki utrudniają transport białek do zewnętrznych segmentów fotoreceptorów. Problem ten powoduje dysfunkcję fotoreceptorów i w konsekwencji ich degenerację - wyjaśnia dr Stieger. XLRP musi być leczone genetycznie. Obecnie badaniom klinicznym poddawana jest klasyczna terapia dodawania genów, w której prawidłowa kopia cDNA genu przenoszona jest do fotoreceptorów, aby wyprodukować aktywne funkcjonalnie białko. Jednakże sztuczna kontrola ekspresji transgenu oraz konieczność produkcji białka przez bardzo długi czas stanowią główne ograniczenia wiążące się z tą techniką. Na te problemy odpowiedzią może być edycja genomu, która może skorygować mutację wywołującą tę chorobę w fotoreceptorach, tym samym odtwarzając normalną sytuację genetyczną, umożliwiając produkcję ilości białka wymaganej przez całe życie pacjenta. Dokładnie tę technikę bada dr Sieger w ramach projektu REGAIN (Retinal Gene Alteration in XLRP - Zmiana genu siatkówki w XLRP), który w celu opracowania nowej terapii wykorzystuje system CRISPR-Cas. - W przypadku dużej ilości pacjentów cierpiących na XLRP mutacja wywołująca chorobę obecna jest w pojedynczym eksonie genu – RPGR-ORF15. Wymiana całego eksonu na prawidłową sekwencję poprzez naprawę sterowaną homologią (homology-driven repair - HDR) może okazać się skuteczną terapią w przypadku dużej ilości pacjentów. Może zostać przeprowadzona poprzez indukcję jednego lub większej ilości pękniętych podwójnych nici DNA (double strand breaks - DSB) w miejscu docelowym, które naprawiane są za pomocą jednego z wielu mechanizmów naprawczych komórki. Wybranie właściwego mechanizmu sprawi, że naprawa przebiegnie dokładnie w taki sposób, aby wyleczyć chorobę. Długa, satysfakcjonująca droga Normalnie DBS naprawiane są poprzez proces naprawy zwany niehomologicznym scalaniem końców (non-homologous end-joining - NHEJ). Największym wyzwaniem dla dr Stiegera i jego zespołu jest uniemożliwienie aktywacji tego procesu za wszelką cenę. W tym celu spróbują zmusić mechanizmy naprawcze do zastosowania HDR lub mikrohomologicznego parowania końców (icrohomology mediated end-joining - MMEJ). - Jest to trudne, ale może zostać osiągnięte poprzez czasową manipulację mechanizmów naprawy - mówi. Drugim wyzwaniem jest przeprowadzenie tej naprawy in vivo w komórkach siatkówki oka. Przeniesienie wszystkich niezbędnych komponentów do fotoreceptorów nie jest łatwe, ale jest konieczne. Na kilka miesięcy przed zakończeniem projektu zespół wciąż próbuje znaleźć najlepsze rozwiązanie wykorzystując wektory wirusowe lub nanocząsteczki. - Od początku spodziewałem się, że opracujemy nową strategię terapeutyczną i wstępne dane wskazują, że jest to możliwe. Przed nami wciąż długa i skomplikowana droga, ale uważam, że jest to gra warta świeczki - powiedział dr Stieger. Najważniejszym dotychczasowym osiągnięciem projektu jest ustalenie, że naprawa DNA zależna jest od rodzaju komórki w siatkówce, i to samo prawdopodobnie dotyczy wszystkich typów komórek w ciele. Dr Stieger wierzy, że ta obserwacja musi zostać uwzględniona w przypadku każdej strategii edycji genomu, jak również musi zostać wzięta pod uwagę w obecnych planach rozpoczynających się badań klinicznych nad wybranymi formami barwnikowego zwyrodnienia siatkówki. W ciągu kolejnych miesięcy zespół będzie koncentrował się na kontrolowaniu różnych mechanizmów naprawy komórki, jak również na znalezieniu sposobu na wywoływanie naprawy DNA in vivo w fotoreceptorach.
Słowa kluczowe
REGAIN, XLRP, choroby genetyczne, terapia genowa, białka, fotoreceptory, CRISPR/Cas, badania kliniczne, HDR, strategia terapeutyczna
