Cu ajutorul mini-organelor şi al cercetărilor de ultimă oră, oamenii de ştiinţă descoperă indicii care le-ar putea permite să trateze boli rare şi mortale.
De-a lungul mai multor decenii, s-au făcut multe cercetări asupra bolilor care sunt răspândite în mari părţi ale populaţiei, cum ar fi cancerul şi bolile de inimă.
Ca urmare, metodele de tratament s-au îmbunătăţit enorm datorită eforturilor de cercetare pe termen lung asupra bolilor care afectează multe persoane.
Cu toate acestea, există şi multe boli care afectează doar o mână de oameni. Aceste boli sunt mult mai puţin cercetate, deşi includ destul de multe boli rare, ereditare, cum ar fi sindromul DOOR, care se întâlneşte în special în Canada şi în Orientul Mijlociu.
O echipă de oameni de ştiinţă încearcă acum să schimbe acest lucru.
„Pentru unele boli ereditare, rare, nu există în prezent niciun tratament videcător. Cu toate acestea, terapia genică este o posibilă soluţie, iar noi testăm acum diverse strategii care utilizează terapia genică", explică Magnar Bjørås, profesor la departamentul de medicină clinică şi moleculară al Universităţii Norvegiene de Ştiinţă şi Tehnologie (NTNU), într-un comunicat al universităţii.
El a înfiinţat o echipă de cercetare la NTNU şi la Spitalul Universitar din Oslo care efectuează cercetări de bază privind bolile ereditare rare, cu scopul pe termen lung de a găsi noi terapii.
Celulele cerebrale devin disfuncţionale sau mor
Una dintre bolile rare pentru care nu există în prezent niciun medicament sau tratament se numeşte sindromul DOOR.
Aceasta este o tulburare congenitală care implică multiple anomalii. DOOR este un acronim pentru principalele caracteristici ale acestei tulburări: Surditate, Onicodistrofie (unghii scurte sau absente), Osteodistrofie (degete de la mâini şi picioare scurte) şi întârziere în dezvoltare şi dizabilitate intelectuală (numită anterior Retard mental).
Sindromul DOOR este ereditar şi este cauzat de lipsa unei proteine specifice din genele numite OXR1 (OXidation Resistance gene 1).
„Din cauza lipsei acestei proteine, celulele creierului nu se pot dezvolta aşa cum ar trebui. Ca urmare, ele fie devin disfuncţionale, fie pur şi simplu mor", explică Magnar Bjørås.
Pentru a investiga dacă există o modalitate de a preveni acest lucru, echipa sa a efectuat teste în interiorul unor mini-creiere pe care le creşte în laborator.
De la celule de piele la mini-organe
Echipa Bjørås lucrează din 2018 la cultivarea de mini-organe, cum ar fi mini-creiere, mini-plămâni şi mini-ochi.
Oamenii de ştiinţă folosesc mini-organele pentru a testa medicamente şi terapia genică.
Foto: Cercetătorii creează mini-creiere din celule de piele în laborator. Minicreierele sunt folosite pentru a testa medicamente şi terapii genetice. Cercetările au oferit noi cunoştinţe şi idei pentru tratamentul pacienţilor cu demenţă infantilă, Alzheimer, SLA, Parkinson şi sindromul DOOR. Credit: Julie Gloppe Solem, NTNU
Pentru a creşte mini-creierele necesare în cercetarea asupra sindromului DOOR, echipa a avut nevoie de celule de la persoane care au această boală.
În Canada şi în Orientul Mijlociu au fost înregistrate o serie de cazuri, iar cercetarea care se desfăşoară în Norvegia se bazează pe celule de piele de la persoane care au sindromul DOOR.
„Am transformat în laborator celulele de piele în celule embrionare. Am inversat dezvoltarea în celule ale pielii, astfel încât acestea să se întoarcă la stadiul fetal şi să devină precum primele celule care se formează la om, şi am folosit apoi aceste celule stem pentru a crea mini-creiere", explică prof. Bjørås.
Folosind celule de piele de la persoane cu sindromul DOOR, oamenii de ştiinţă au recreat boala în mini-creier. Aceştia pot folosi apoi mini-creierele pentru a testa terapii pentru această boală.
Începerea producerii proteinei lipsă
Procesul de dezvoltare a mini-creierilor durează câteva luni şi este minuţios şi costisitor.
Această activitate le-a oferit oamenilor de ştiinţă o perspectivă asupra motivelor pentru care pacienţii dezvoltă boala şi, idei pentru strategii de tratament.
Terapia genică este un potenţial tratament, prin care celulele cerebrale pot fi făcute să înceapă să producă proteina lipsă.
De fapt, un virus este folosit ca mesager care transmite informaţiile necesare pentru producerea celulelor cerebrale.
„Ca urmare a studiilor noastre publicate, testăm acum terapia genetică bazată pe virusuri ca tratament pentru această boală", explică prof. Bjørås.
„Creăm un virus inofensiv în laborator şi apoi introducem o genă OXR1 sănătoasă în genomul virusului, iar această genă are capacitatea de a produce proteina care lipseşte celulelor cerebrale la persoanele cu sindromul DOOR", detaliază profesorul.
Poate opri boala
Virusul este apoi injectat în minicreiere.
„Virusul este absorbit în creier şi în celulele cerebrale. Gena introdusă în celulele creierului prin intermediul virusului poate începe apoi să producă proteina care lipseşte", spune el.
„Dacă această proteină poate fi produsă în exces, aceasta ar putea ajuta la oprirea şi, în cel mai bun caz, la inversarea bolii".
Potrivit profesorului, pentru a trata sindromul DOOR, pacienţii ar trebui să înceapă terapia genică într-un stadiu foarte timpuriu, probabil de îndată ce sunt observate primele simptome ale bolii.
Cercetarea în domeniul terapiei genice a evoluat foarte mult în ultimii 20 de ani.
„În 2007, a avut loc un singur studiu clinic de terapie genică. Astăzi, există mii de studii clinice care implică terapia genică", menţionează prof. Bjørås.
Lider în tratarea altor boli ereditare
Cercetarea nu a oferit doar noi cunoştinţe şi idei pentru tratamentul pacienţilor cu sindromul DOOR, ci şi pentru alte boli.
„Ceea ce este deosebit de interesant în legătură cu proteina OXR1 care le lipseşte pacienţilor cu sindromul DOOR este faptul că această metodă de terapie genică are, de asemenea, un potenţial interesant pentru tratarea altor boli", explică în continuare prof. Bjørås.
Proteina OXR1 reduce inflamaţia, care este o caracteristică a majorităţii bolilor degenerative ale creierului, cum ar fi demenţa infantilă, Alzheimer, Scleroză laterală amiotrofică (SLA, în engl. ALS) şi Parkinson.
Studiul dezvoltării creierului
Cercetătorii au folosit o tehnologie nouă, avansată. Mini-creierele pe care le-au cultivat sunt realizate din celule de piele de la pacienţii cu sindromul DOOR şi de la persoane sănătoase.
Minicreierele au fost folosite pentru a studia dezvoltarea creierului, iar cercetătorii au creat diferite părţi ale creierului care controlează diferite funcţii, cum ar fi memoria, învăţarea, abilităţile motorii, echilibrul fluidelor, echilibrul hormonal şi controlul temperaturii.
S-a demonstrat pentru prima dată pe un model uman că gena OXR1 promovează metilarea proteinelor în timpul dezvoltării creierului în spaţiu şi timp. Metilarea proteinelor este unul dintre cele câteva procese chimice importante care controlează expresia genelor.
Studiul oferă noi perspective asupra trăsăturilor patologice asociate cu deficienţa OXR1 la pacienţi.
Ce este terapia genică?
Terapia genică este transferul de material genetic în celule pentru a trata boli sau pentru a afecta funcţiile biologice.
Ideea terapiei genice a apărut încă din 1960, dar primul studiu aprobat a avut loc abia în 1990.
Terapia genică este o tehnică experimentală care utilizează genele pentru a trata sau preveni bolile.
În viitor, această tehnică ar putea face posibilă tratarea unor afecţiuni prin inserarea unei gene în celulele unui pacient, în loc să se folosească medicamente sau intervenţii chirurgicale.
Terapia genică se dezvoltă rapid, iar oamenii de ştiinţă testează diferite metode de terapie genică, cum ar fi:
- înlocuirea unei gene mutante care provoacă o boală cu o copie sănătoasă a genei;
- inactivarea unei gene mutante care funcţionează incorect;
- introducerea unei noi gene în organism pentru a combate o boală;
Deşi terapia genică este o opţiune de tratament promiţătoare pentru o varietate de afecţiuni, cum ar fi bolile ereditare, unele tipuri de cancer şi anumite infecţii virale, tehnica implică un element de risc şi, prin urmare, este încă în curs de dezvoltare pentru a o face sigură şi eficientă.
În prezent, terapia genică este testată doar pe boli pentru care nu există niciun alt tratament.
Surse: NHI.no (Informatica sanitară norvegiană), Consiliul consultativ norvegian pentru biotehnologie şi Biblioteca Naţională de Medicină.
Foto: Cercetătorii cultiva mini-organe din celule de piele, în vase Petri. Credit: Julie Gloppe Solem, NTNU
