Opisano ekscytujące nowe narzędzie do obniżania poziomu huntingtyny
Ekscytujące nowe badania nad obniżaniem poziomu huntingtyny od @SangamoTx i @CHDIfoundation wykorzystujące „Palce Cynkowe” do wyłączenia ekspresji zmutowanego genu huntingtyny. Więcej szczegółów na temat tej fascynującej nowej techniki tutaj.
Właśnie opisano ekscytujące nowe narzędzie w walce z chorobą Huntingtona. Międzynarodowa grupa naukowców opracowała nowy, ukierunkowany sposób obniżania poziomu zmutowanego białka huntingtyny.
Genetyka huntingtyny: od genu do białka
Choroba Huntingtona (HD) jest spowodowana zmianą genetyczną – lub mutacją – w DNA określonego genu. Naukowcy nazywają ten gen
Te cztery litery DNA są oznaczane skrótami ich nazw chemicznych: 'A’, 'C’, 'T’ i 'G’. Każdy przypadek HD jest spowodowany wydłużeniem długiego odcinka liter DNA 'C-A-G’ bardzo blisko początku genu huntingtyny. U większości ludzi – tych, którzy nie są przeznaczeni do rozwoju HD – ten kod 'C-A-G’ powtarza się około 20 razy, z powodów, których wciąż do końca nie rozumiemy.
HD pojawia się, gdy osoba dziedziczy wydłużony odcinek 'C-A-G’, przy czym choroba nieuchronnie występuje u osób, które dziedziczą 40 lub więcej 'C-A-G’. Zauważ, że każdy ma dwie różne kopie genu huntingtyny – jedną odziedziczoną po mamie i jedną po tacie. Zdecydowana większość pacjentów z HD ma normalną kopię z niską liczbą 'C-A-G’ i zmutowaną kopię, w której są one dłuższe.
Większość genów, w tym gen huntingtyny, jest wykorzystywana przez komórki jako instrukcje do budowania białek – maleńkich maszyn molekularnych, które pomagają komórkom wykonywać ich pracę. Więc w komórkach osób z mutacją HD są dwie różne wersje genu huntingtyny, a te instrukcje mówią komórce, aby tworzyła dwie różne wersje białka huntingtyny.
Obniżanie poziomu huntingtyny
Głównym celem świata badań nad HD jest obecnie sprawdzenie, czy strategie „obniżania poziomu huntingtyny” mogłyby być skutecznymi metodami leczenia HD. Celem terapii obniżających poziom huntingtyny jest zatrzymanie lub spowolnienie tempa, w jakim komórki wykorzystują informacje zawarte w genie huntingtyny do produkcji białka huntingtyny.
Badania na zwierzętach sugerują, że jeśli uda nam się obniżyć ilość białka huntingtyny wytwarzanego z zmutowanego genu huntingtyny, możemy mieć nadzieję na zmniejszenie objawów HD. Wiele firm farmaceutycznych stosuje szeroki zakres podejść do obniżania poziomu huntingtyny jako potencjalnie nowych metod leczenia HD. Omówiliśmy ogólną ideę obniżania poziomu huntingtyny tutaj, z nowszymi aktualizacjami dotyczącymi leków obniżających poziom huntingtyny zwanych ASO tutaj i tutaj, oraz innych podejść tutaj i tutaj.
A teraz ZFP
Firma biotechnologiczna Sangamo Therapeutics pracuje od kilku lat nad jeszcze innym sposobem obniżania poziomu białek: poprzez kontrolowanie, czy gen zostaje włączony, czy aktywowany. Ich technologia opiera się na małych maszynach molekularnych zwanych
Chociaż podstawowa idea jest taka sama, ZFP działają w dość unikalny sposób w porównaniu z istniejącymi technologiami obniżania poziomu huntingtyny. Istniejące leki obniżające poziom huntingtyny działają poprzez celowanie w pośredni etap między odczytywaniem informacji z genu huntingtyny z DNA a wytwarzaniem białka huntingtyny. Informacje w genach są najpierw odczytywane z DNA, kopiowane do blisko spokrewnionego języka zwanego RNA, a następnie tłumaczone na język białek. Ten pośredni komunikat RNA jest celem leków obniżających poziom huntingtyny, które są obecnie w fazie badań klinicznych.
Ale ZFP, takie jak te opracowane przez Sangamo i ich współpracowników, działają w zupełnie inny sposób. Nasze komórki zawierają szereg białek, które obejmują maleńkie szczypce, które są ukształtowane tak, aby chwytać określone sekwencje DNA. (Uwaga dla nerdów – szczypce są trzymane razem przez atom cynku, co wyjaśnia tę zabawną nazwę).
„W przeciwieństwie do podejść, które celują w RNA huntingtyny, komórki traktowane ZFP w ogóle nie uruchamiają swojego genu huntingtyny.”
ZFP dla HD?
Przez wiele lat naukowcy pracowali nad zrozumieniem naturalnie występujących ZFP w nadziei, że będą mogli je przeprogramować tak, aby przylegały do nowych specyficznych sekwencji DNA. Sangamo było liderem w tej dziedzinie i opracowało rodzaj zestawu narzędzi niestandardowych ZFP, które mogą celować w prawie każdą sekwencję DNA.
Po co to robić, jaki jest cel tworzenia niestandardowych szczypiec wiążących DNA? Cóż, okazuje się, że możemy dołączyć różne ładunki do tych szczypiec, a niektóre z nich robią bardzo interesujące rzeczy z DNA, do którego się przyczepiają. Na przykład, naukowcy wiedzą, że mogą połączyć rodzaj komórkowego znaku stop z palcami cynkowymi, aby zablokować komórkę przed aktywacją docelowego genu.
Niedawna publikacja opisuje pracę Sangamo nad rozwojem ZFP do zastosowania w HD, która była zakrojoną na szeroką skalę współpracą z fundacją CHDI i wieloma badaczami HD na całym świecie. Po żmudnym procesie selekcji udało im się opracować nowe ZFP, które przylegają do genu huntingtyny – w DNA – i blokują jego aktywację. Więc, w przeciwieństwie do innych podejść, które celują w RNA huntingtyny, komórki traktowane tymi ZFP nigdy nie włączają swojego genu huntingtyny w pierwszej kolejności.
Co więcej, zespołowi udało się opracować ZFP, które mogą wyłączyć ekspresję tylko zmutowanej kopii genu huntingtyny, pozostawiając normalną kopię całkowicie nietkniętą. Sangamo przetestowało swoją zdolność do rozróżniania między jednym z najniższych rozmiarów CAG, które powodują HD u ludzi (38 powtórzeń CAG), pozostawiając normalną kopię huntingtyny nietkniętą.
Obiecujące wyniki u myszy
Po udowodnieniu w komórkach, że ich nowe ZFP mogą specyficznie wyłączyć zmutowaną huntingtynę, zespół przeprowadził następnie szereg bardzo dobrze przeprowadzonych badań na zwierzętach, aby sprawdzić, czy ich narzędzie może być przydatne w mózgach zwierząt, które mają mutacje podobne do HD. Aby być kompleksowymi, przetestowali dwa różne modele zwierzęce HD – jeden z bardzo szybko postępującymi objawami i drugi z bardziej subtelnymi długoterminowymi zmianami.
W obu przypadkach dostarczenie ZFP do mózgów myszy prowadziło do zmniejszenia ilości białka huntingtyny. Pomogło to również w niektórych objawach, które te myszy doświadczają, które wyglądają trochę jak rzeczy, które obserwujemy u pacjentów z HD.
Stosunkowo łatwo jest testować eksperymentalne leki tego typu na myszach. Naukowcy są w stanie pobierać tkankę mózgową od zwierząt i intensywnie ją badać, ale podobne badania są niemożliwe u ludzkich pacjentów z HD, którzy stają się dość niezadowoleni, jeśli pobierze się kawałki ich mózgu. Ponieważ przenoszenie badań na myszach na ludzi jest tak trudne, zespół przeprowadził kolejny zestaw eksperymentów, aby ustalić, czy leczenie ZFP poprawiło rzeczy w sposób, który możemy również zmierzyć u ludzi.
W rzeczywistości, używając zaawansowanych technik skanowania mózgu, zespół był w stanie zaobserwować korzyści z leczenia ZFP u myszy z HD. Te dobrze ustalone techniki działają również u ludzi, więc jeśli chcemy przetestować ZFP w badaniach na ludziach, możemy mieć nadzieję na poszukiwanie poprawy bez konieczności usuwania tkanki.
Jakie są ryzyka i korzyści ZFP?
Jak w przypadku każdego innego potencjalnego leczenia HD, istnieją korzyści i wady stosowania ZFP. Teoretycznie, lepszym podejściem jest całkowite wyłączenie produkcji białka ze zmutowanego genu, niż próba oczyszczenia RNA i białka później. Nie rozumiemy do końca, które gatunki RNA i białka mają toksyczne efekty w komórkach, więc wyłączenie ich u źródła wydaje się najlepszym podejściem.
Co więcej, dane przedstawione przez Sangamo i ich współpracowników pokazują bardzo dobrą zdolność do rozróżniania między normalną kopią genu huntingtyny a zmutowaną kopią. Wyciszenie tylko zmutowanej kopii genu huntingtyny i oszczędzenie drugiej kopii jest, teoretycznie, preferowane, ponieważ wciąż nie znamy wszystkich ryzyk związanych z redukcją normalnej kopii.
Minusem jest to, że ZFP opracowane przez Sangamo i ich współpracowników są same w sobie genami, zakodowanymi w DNA, które muszą być dostarczone do każdej komórki, którą chcemy leczyć. Wykorzystanie dostarczania genów do leczenia choroby jest ogólnie znane jako terapia genowa. Aby być skutecznym leczeniem HD, terapia genowa ZFP będzie wymagała pewnych interwencji. DNA kodujące ZFP musi być zapakowane do wirusa i wstrzyknięte do mózgu.
Jak każdy lek, ZFP opracowane przez Sangamo i ich współpracowników mogą mieć nieoczekiwane konsekwencje. W tym przypadku najprostszym problemem związanym z ZFP mogłoby być to, że przypadkowo celują w inne geny – poza huntingtyną – do obniżenia. Zespół przeprowadził dość szczegółowe badania tej możliwości w komórkach, ale oczywiście w mózgu sprawy mogą być bardziej skomplikowane.
Najlepszym sposobem na ustalenie, czy te ZFP są tak użyteczne, jak byśmy mieli nadzieję, jest przeprowadzenie badań na ludziach. Aby to wspierać, Sangamo nawiązało partnerstwo z japońskim gigantem farmaceutycznym Takeda, który z pewnością ma ekspertyzę i zasoby do przeprowadzenia takich badań. Śledź HDBuzz, aby dowiedzieć się o wszelkich ogłoszeniach dotyczących przyszłych badań z ZFP u pacjentów z HD.
Podsumowanie
To ekscytujące nowe badanie dostarcza kolejnej strzały do naszego kołczanu w walce z obniżaniem poziomu huntingtyny w klinice. Badanie zostało bardzo dobrze przeprowadzone i pozostawia nas w dobrej pozycji do rozważenia testowania ZFP w ludzkich badaniach klinicznych. To bardzo ekscytujące widzieć, że błyskotliwi naukowcy na całym świecie nadal rozwijają nowe podejścia do leczenia HD.
Te nowe ZFP prawdopodobnie zapewnią ekscytujące korzyści w porównaniu z innymi metodami obniżania poziomu huntingtyny, których testów na pacjentach z HD nie możemy się doczekać. Śledźcie HDBuzz, aby być na bieżąco z informacjami o terapiach obniżających poziom huntingtyny!
Dowiedz się więcej
Więcej informacji o naszej polityce ujawniania informacji znajdziesz w naszym FAQ…
