Retrons: Νέα εποχή για τη γονιδιακή επεξεργασία, υπόσχεται θεραπείες για όλους

Μια ομάδα επιστημόνων του University of Texas, Austin ανέπτυξε ένα πρωτοποριακό σύστημα γονιδιακής επεξεργασίας βασισμένο σε βακτηριακά ρετρόνια (retrons), το οποίο μπορεί να διορθώσει πολλαπλές γενετικές μεταλλάξεις ταυτόχρονα. Αν επαληθευτεί σε ευρύτερη κλίμακα, η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να μεταμορφώσει τη γονιδιακή θεραπεία, καθιστώντας την πιο καθολική, πιο προσιτή και πιο αποτελεσματική.

Μέχρι σήμερα, τα πιο διαδεδομένα εργαλεία γονιδιακής επεξεργασίας όπως το CRISPR έχουν εντυπωσιάσει με την ακρίβειά τους, αλλά έχουν και περιορισμούς: μπορούν να στοχεύσουν συνήθως μία ή δύο μεταλλάξεις κάθε φορά. Αυτό καθιστά εξαιρετικά δύσκολη τη θεραπεία ασθενειών όπως η κυστική ίνωση ή η αιμορροφιλία, όπου οι ασθενείς μπορεί να φέρουν διαφορετικούς, πολύπλοκους συνδυασμούς μεταλλάξεων στο DNA τους.

Η ομάδα του University of Texas, με επικεφαλής τον ερευνητή Jesse Buffington και τον καθηγητή Ilya Finkelstein, παρουσίασε μια νέα μέθοδο που αλλάζει εντελώς τα δεδομένα. Το retron-based σύστημα που ανέπτυξαν μπορεί να αντικαθιστά ολόκληρα ελαττωματικά τμήματα DNA με υγιή, αντί να «διορθώνει» μεμονωμένα σημεία. Το αποτέλεσμα είναι μια διαδικασία πολύ πιο ευέλικτη και αποτελεσματική, που υπόσχεται να καλύψει ένα πολύ ευρύτερο φάσμα γενετικών παθήσεων.

«Θέλουμε να εκδημοκρατίσουμε τη γονιδιακή θεραπεία, δημιουργώντας έτοιμα εργαλεία που θα μπορούν να θεραπεύουν μεγάλες ομάδες ασθενών με μία μόνο προσέγγιση», εξηγεί ο Finkelstein. Σύμφωνα με τον ίδιο, μια τέτοια τεχνολογία θα απλοποιούσε τις ρυθμιστικές διαδικασίες, καθώς θα απαιτούσε μόνο μία έγκριση από τον FDA, και ταυτόχρονα θα μείωνε δραματικά το κόστος ανάπτυξης.

Η καινοτομία βρίσκεται στον τρόπο που λειτουργούν τα retrons. Πρόκειται για γενετικά στοιχεία που υπάρχουν φυσικά σε βακτήρια και τα βοηθούν να αμύνονται απέναντι σε ιούς. Οι ερευνητές του UT Austin αξιοποίησαν αυτά τα retrons για πρώτη φορά σε σπονδυλωτούς οργανισμούς, καταφέρνοντας να διορθώσουν μεταλλάξεις που σχετίζονται με σκολίωση σε έμβρυα ζεβρόψαρου, ένα σημαντικό βήμα για την εφαρμογή τους σε ανθρώπινα κύτταρα.

Η νέα μέθοδος δεν υπόσχεται μόνο ακρίβεια, αλλά και αποδοτικότητα. Ενώ οι προηγούμενες τεχνικές retron σε θηλαστικά κύτταρα είχαν αποδόσεις γύρω στο 1,5%, η ομάδα του Τέξας πέτυχε ποσοστό ενσωμάτωσης υγιούς DNA περίπου 30%. Οι ερευνητές θεωρούν ότι με περαιτέρω βελτιώσεις το ποσοστό αυτό μπορεί να αυξηθεί σημαντικά, ανοίγοντας τον δρόμο για θεραπείες που μέχρι τώρα θεωρούνταν ανέφικτες.

Ένα ακόμα πλεονέκτημα είναι ο τρόπος μεταφοράς της τεχνολογίας. Το retron μπορεί να εισαχθεί στα κύτταρα με τη μορφή RNA, κλεισμένο μέσα σε νανοσωματίδια λιπιδίων – την ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιήθηκε στα εμβόλια mRNA κατά της COVID-19. Αυτό σημαίνει πιο ασφαλή και αποτελεσματική παράδοση του γενετικού υλικού, χωρίς την ανάγκη ιικών φορέων.

Η πρώτη μεγάλη δοκιμασία για τη νέα τεχνολογία είναι η αντιμετώπιση της κυστικής ίνωσης (CF), μιας σοβαρής γενετικής νόσου που επηρεάζει τους πνεύμονες και το πεπτικό σύστημα. Υπάρχουν περισσότερες από 1.000 διαφορετικές μεταλλάξεις στο γονίδιο CFTR που μπορούν να προκαλέσουν τη νόσο, γεγονός που καθιστά αδύνατη τη δημιουργία μιας «ενιαίας» θεραπείας με τα σημερινά εργαλεία.

Με χρηματοδότηση από το ίδρυμα Emily’s Entourage, η ομάδα του UT Austin εργάζεται ήδη πάνω σε μοντέλα κυττάρων που αναπαράγουν τα συμπτώματα της νόσου, με σκοπό να αντικαταστήσουν τα ελαττωματικά τμήματα του γονιδίου CFTR με υγιή. Παράλληλα, επιχορήγηση από το Cystic Fibrosis Foundation στηρίζει ανάλογες προσπάθειες για τη στόχευση της πιο συχνής μετάλλαξης που προκαλεί CF.

Ο Buffington εξηγεί:

Οι σημερινές τεχνολογίες είναι πανάκριβες και συχνά επικεντρώνονται μόνο στις πιο κοινές μεταλλάξεις. Όμως υπάρχουν ασθενείς που είναι τόσο σπάνιοι γενετικά, ώστε καμία εταιρεία δεν επενδύει για τρεις ανθρώπους. Με το retron μπορούμε να αφαιρέσουμε ολόκληρο το ελαττωματικό κομμάτι και να το αντικαταστήσουμε μαζικά με ένα σωστό, κάτι που μπορεί να ωφελήσει πολύ περισσότερους.

Η προοπτική είναι εντυπωσιακή: μια τεχνολογία που δεν περιορίζεται σε ένα γονίδιο ή μια συγκεκριμένη μετάλλαξη, αλλά προσφέρει μια ευρύτερη, πιο καθολική θεραπευτική πλατφόρμα. Αν πετύχει, η προσέγγιση των Buffington και Finkelstein μπορεί να μειώσει το κόστος, να επιταχύνει την έγκριση θεραπειών και να κάνει τη γονιδιακή θεραπεία προσβάσιμη σε ασθενείς που μέχρι τώρα δεν είχαν καμία ελπίδα.

Όπως σχολιάζει ο Finkelstein, «η φιλοδοξία μας δεν είναι απλώς να θεραπεύσουμε μεμονωμένες περιπτώσεις, αλλά να δώσουμε στην επιστήμη ένα εργαλείο που θα μπορεί να αγγίξει τους πάντες».

[source]