Sindromul Down ar putea fi tratat prin editare genică: cromozomul 21 suplimentar a fost eliminat din celulele afectate prin CRISPR-Cas9
Tehnologia CRISPR-Cas9 a fost folosită în premieră pentru a elimina cromozomul 21 suplimentar din celulele afectate de sindromul Down. Acest studiu de tip „proof-of-concept” oferă speranța că, odată perfecționată, tehnica ar putea fi folosită ca un posibil tratament pentru trisomia 21, afecțiunea genetică responsabilă de sindromul Down.
Sindromul Down este o tulburare genetică cauzată de prezența unui cromozom 21 în plus, ceea ce duce la întârzieri în dezvoltare, dizabilități intelectuale și un risc crescut de anumite afecțiuni medicale. Este cea mai frecventă anomalie cromozomială, afectând aproximativ un nou-născut din 700. Deși poate fi diagnosticat cu ușurință prin testare prenatală, în prezent nu există tratamente care să corecteze direct această anomalie genetică.
De-a lungul anilor, cercetările s-au concentrat pe gestionarea simptomelor sindromului Down, mai degrabă decât pe corectarea cauzei sale. Terapia, programele educaționale și intervențiile medicale îi ajută pe cei afectați să ducă o viață împlinită, dar până acum, nicio metodă nu a reușit să elimine cromozomul suplimentar la nivel celular. Acest lucru face ca descoperirea recentă a CRISPR-Cas9 să fie extrem de importantă
CRISPR-Cas9 este unul dintre cele mai puternice instrumente de editare genetică disponibile astăzi. Inițial descoperită ca parte a sistemului imunitar bacterian, tehnologia CRISPR a fost adaptată pentru a permite oamenilor de știință să editeze precis secvențele ADN în celulele umane. A fost utilizată în diverse studii de cercetare genetică, inclusiv în tratamente pentru boli ereditare.
În acest studiu, condus de Ryotaro Hashizume și colegii săi, s-a folosit CRISPR-Cas9 pentru a elimina selectiv cromozomul 21 suplimentar din celule umane cultivate în laborator. Experimentul a fost realizat pe două tipuri de celule: celule stem pluripotente, care se pot transforma în diverse tipuri de țesuturi, și fibroblaste, un tip de celule ale pielii care oferă suport structural. Scopul a fost să se determine dacă CRISPR poate restabili numărul normal de cromozomi în celulele cu trisomie 21 fără a provoca modificări genetice neintenționate.
Elementul-cheie al acestei descoperiri a fost utilizarea unei tehnici numite clivare alelică-specifică, care asigură că doar cromozomul suplimentar este eliminat, lăsând intacte celelalte două copii moștenite de la părinți. Această precizie este esențială, deoarece eliminarea aleatorie a oricăruia dintre cele trei cromozomi ar putea duce la consecințe genetice neprevăzute.
Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au identificat mai întâi markeri genetici pe cromozomul suplimentar, care îl diferențiau de ceilalți. Utilizând CRISPR-Cas9, au conceput un sistem care să recunoască și să taie cromozomul suplimentar în locații specifice. După tăiere, au suprimat temporar mecanismele naturale de reparare a ADN-ului din celule, sporind șansele ca cromozomul suplimentar să fie eliminat complet, în loc să fie reparat.
Rezultatele au fost remarcabile. După eliminarea cromozomului suplimentar, celulele editate au început să funcționeze normal, prezentând tipare de expresie genetică restaurate. Acest lucru sugerează că, cel puțin în condiții de laborator, îndepărtarea cromozomului suplimentar poate inversa unele dintre anomaliile celulare asociate cu sindromul Down.
Implicații pentru viitoarele tratamente
Deși această cercetare reprezintă un pas important, tehnica nu este încă pregătită pentru utilizare clinică. Una dintre provocările majore este asigurarea că CRISPR-Cas9 nu provoacă daune genetice neintenționate altor cromozomi. Studiul a fost realizat pe celule cultivate în laborator, ceea ce înseamnă că sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina dacă metoda poate fi aplicată în condiții de siguranță organismelor vii.
O implicație deosebit de interesantă a acestei cercetări este aplicarea sa potențială la neuroni și celule gliale, principalele tipuri de celule din creier. Deoarece sindromul Down este asociat cu deficite cognitive, restabilirea numărului normal de cromozomi în celulele cerebrale ar putea, teoretic, să îmbunătățească funcțiile cognitive. Totuși, acest lucru ar necesita dezvoltarea unei metode sigure și eficiente de livrare a componentelor CRISPR în celulele creierului și verificarea faptului că eliminarea cromozomului suplimentar duce la îmbunătățiri reale ale cogniției și comportamentului.
Provocări și considerații etice
În ciuda potențialului său, utilizarea editării genetice pentru corectarea trisomiei 21 ridică mai multe provocări și dileme etice. Una dintre preocupările principale este siguranța. Editarea genetică bazată pe CRISPR este încă în curs de perfecționare, iar modificările ADN-ului care apar neintenționat ar putea avea consecințe imprevizibile. Cercetătorii trebuie să se asigure că eliminarea cromozomului suplimentar nu afectează funcțiile genetice esențiale.
O altă provocare este fezabilitatea aplicării acestei tehnici la oameni. Studiul a fost realizat pe celule izolate în laborator, dar aplicarea sa în întregul organism ar necesita o metodă de introducere a CRISPR în milioane de celule din corp. Este posibil ca unele celule să piardă cromozomul suplimentar, iar altele nu, ceea ce ar putea duce la un efect de mozaicism, în care doar o parte dintre țesuturi sunt corectate genetic.
Acest studiu marchează un moment important în înțelegerea modului în care editarea genetică CRISPR poate fi utilizată pentru corectarea anomaliilor cromozomiale. Deși mai sunt multe etape de parcurs, posibilitatea de a aborda direct cauza genetică a sindromului Down reprezintă o schimbare radicală în medicina genetică.Acest lucru ar putea avea implicații profunde nu doar pentru sindromul Down, ci și pentru alte afecțiuni cromozomiale.
Citește și