Ar CRISPR–Cas9 genų redagavimo technologija gali būti pritaikyta vėžio gydyme? [Mokslo populiarinimo konkursas]

Tryliktasis mokslo populiarinimo konkurso darbas. Giedrė Karzaitė, biotechnologijų srities specialistė bei VGTU bioinžinerijos studijų magistrantė, rašo apie CRISPR - Cas9 genų redagavimo technologijos pritaikymą vėžio gydyme. Jūsų darbų laukiame iki vasario 11 dienos!

Ar CRISPR–Cas9 genų redagavimo technologija gali būti pritaikyta vėžio gydyme?

Giedrė Karzaitė

Šaltinis: Time Magazine
Šaltinis: Time Magazine

Vėžys yra genetinė liga. Šios ligos vystymasis susijęs su genų mutacijomis ir molekuliniais bei genominiais pokyčiais. Vėžinės ląstelės pasižymi genetiniu nestabilumu (mutacijos kaupiasi dešimtis kartų greičiau nei normaliose ląstelėse), kuris suteikia šioms ląstelėms didesnį funkcionalumą (plastiškumą, greitą dauginimąsi, skvarbą, adaptyvumą). Vėžinės ląstelės greitai auga ir vystosi. Gerybiniai augliai auga lėtai, neardo aplinkinių audinių ir nesugeba metastazuoti, bet, kai jie iš gerybinių tampa piktybiniais, šie įgija gebėjimą išplisti po visą organizmą. Vėžinių ląstelių kolonijos, išplitusios po organizmą, vadinamos metastazėmis. Šios ligos patologija įprastai gydoma chemoterapija, spinduliais, chirurgija, hormonų terapija, imunoterapija, adjuvantine ir taikinių terapija, vaistais, indukuojančiais apoptozę, nanotechnologijomis, RNR ekspresija bei profiliavimu, ir CRISPR. Vėžio ląsteles taip pat galima naikinti pritaikant genetines mutacijas arba onkolitinių savybių turinčius virusus drauge su chemoterapiniais vaistais. Tačiau gydymas toksinėmis medžiagomis ir spinduline terapija sukelia neigiamą poveikį žmogaus organizmui, nes paveikiamos ne tik vėžinės ląstelės, bet ir normaliai besidalijančios organizmo ląstelės. Šiuo metu nėra selektyvaus, specifiško be šalutinio poveikio žmogaus sveikatai vėžio gydymo metodo, todėl yra svarbu ieškoti alternatyvių gydymo būdų genų terapijoje. Šiame straipsnyje aptarsiu CRISPR–Cas9 genų redagavimo technologiją vėžio gydyme (Bhattacharjee R., 2017; Imran A. ir kt., 2017).

CRISPR/CAS9 (angl. „Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/associated protein 9“) yra efektyvi, unikali, greita ir pigi genomo redagavimo technologija. CAS9 baltymas veikia kaip molekulinės žirklės, kurios leidžia karpyti DNR (Šikšnys V., 2016). CRISPR/CAS9 yra revoliucinis metodas, leidžiantis mokslininkams atlikti tikslines manipuliacijas su bet kuria DNR seka bet kurio organizmo genome in vitro arba in vivo. Taikant šią technologiją galime keisti gyvybės kodą ir taisyti tas klaidas, kurios sukelia genetines ligas (Šikšnys V., 2016). CRISPR/CAS9 sistema - svarbus genomo redagavimo įrankis atliekant gyvybiškai svarbius vėžio tyrimus (Bhattacharjee R. ir kt., 2017; Castillo A., 2016).

Sichuano universiteto (Kinijoje) mokslininkai panaudojo genetiškai modifikuotus limfocitus pacientams, sergantiems plaučių vėžiu, kaip terapinį metodą, skatinantį imuninės sistemos atsaką piktybinių naviko ląstelių pašalinimui. Genas, koduojantis PD-1 baltymą (angl. “Programmed Death-1”), buvo išjungtas naudojant CRISPR-Cas9 technologiją. Buvo tikėtasi, kad imuninės sistemos veiksniai panaudojant limfocitus prieš vėžį bus labiau efektyvesni. Nors gydant plaučių vėžį panaudojant imunoterapiją, blokuojamas PD-1 baltymas, bet tikimasi, kad PD-1 geno inaktyvacija bus terapinė strategija, užtikrinanti didesnį efektyvumą ir patikimumą (Castillo A., 2016).

Eyquem ir kt. taikė CRISPR-Cas9 vėžio terapijos metodą stiprinant imuninės sistemos atsaką prieš vėžines ląsteles ir panaudojant T limfocitus, ekspresuojančius labai specifinį chimerinį antigeno receptorių (CAR). Ankstesni tyrimai parodė, kad CARs, kuris yra labai specifinis prieš vėžinių ląstelių antigenus, gali būti sumodeliuotas laboratorijoje ir ekspresuojamas T ląstelėse naikina antigeną ekspresuojančias vėžines ląsteles. Klinikiniai tyrimai naudojant CAR modifikuotas T ląsteles (CAR-T ląsteles), nukreiptas prieš CD19, CD20, CD22 ir CD30 antigenus, parodė perspektyvius rezultatus pacientų, turinčių B ląstelių piktybinius navikus, gydyme. Vėžio gydyme reikia įvairių tipų CAR-T ląstelių, nukreiptų prieš skirtingus navikų antigenus. Naujai sukurtos T ląstelės yra stiprios ir labai specifinės in vitro, taip pat geba naikinti žmogaus ūminės limfoblastinės leukemijos ląsteles in vivo eksperimentiniuose pelių, sergančių vėžiu, modeliuose (Isakov N., 2017).

Kol kas vėžio gydymas panaudojant CRISPR-Cas9 technologiją iš esmės apsiriboja tik klinikiniais tyrimais. Nors bandymai su žmonėmis buvo sėkmingi kitose srityse, gali prireikti kelerių metų, kol genų redagavimas taps plačiai naudojamas vėžiu sergantiems pacientams gydyti. Kinai atliko bandymus, kuriuose redaguotos imuninės sistemos ląstelės panaudojant CRISPR sistemą nepašalinus jų iš paciento kūno. Ročesterio universiteto mokslininkai nustatė, kad panaudojant šią sistemą galima sulėtinti ir sustabdyti auglių augimą. Su CRISPR mokslininkai gali kontroliuoti, kur paciento genome yra pakeistas naujas genas, dėl to atsiranda mažesnė nenumatytų pasekmių sukėlimo tikimybė. Šis galingas įrankis leidžia mokslininkams greitai ir kokybiškai atlikti savo darbą, o jie teikia naujus ir inovatyvius metodus žmogaus ligų gydymui. Dėl greitos genomo redagavimo technologijų plėtros reikia skirti pakankamai dėmesio ikiklinikiniams ir klinikiniams tyrimams, skirtiems įvertinti toksiškumą, netikslumus, neurologinius pokyčius, gydymo pasekmes ir kitus galimus šalutinius poveikius. Kiekvienas žingsnis pažangos link priartina mus prie tobulesnio, efektyvesnio ir inovatyvesnio vėžio ligų gydymo.

Literatūra
1. Castillo A. 2016. Gene editing for the treatment of lung cancer (CRISPR-Cas9). Castillo A/Colombia Médica. Vol. 47, No. 4, P.178-180.
2. Isakov N., 2017. Future Perspectives for Cancer Therapy Using the CRISPR Genome Editing Technology. Journal of Clinical & Cellular Immunology. Vol. 8, No. 3, P.1 - 4.
3. Imran A., Qamar H. Y., ALI Q., Naeem H. 2017. Role of Molecular Biology in Cancer Treatment: A Review Article. Iran J Public Health. Vol. 46, No.11, P. 1475 - 1485.
4. Bhattacharjee R., Purkayastha K. D., Adapa D., Choudhury A. 2017. CRISPR/Cas9 genome editing system in the diagnosis and treatment of cancer. J RNAi Gene Silencing. Vol. 13, P. 585-591.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *