Εισπνεόμενη θεραπεία CRISPR στοχεύει λοιμώξεις από γρίπη και SARS-Cov-2

 Εάν νομίζετε ότι η εισπνοή ενζύμων που επεξεργάζονται  γονίδια για τη θεραπεία μολυσματικών ασθενειών, όπως η γρίπη ή ο COVID-19, είναι μια τεχνολογία που είναι παρατραβηγμένη ή πολύ μακρινή, σκεφτείτε το ξανά. Μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Georgia και το Πανεπιστήμιο Emory, ανέπτυξε μια θεραπεία με βάση το CRISPR για να σταματήσει την αναπαραγωγή τόσο του ιού της γρίπης όσο και του ιού που προκαλεί τον COVID-19 σε ποντίκια. Επιπλέον, η νέα θεραπεία χορηγείται στους πνεύμονες μέσω ενός εκνεφώματος, πράγμα που διευκολύνει τους ασθενείς να τη χορηγούν μόνοι τους στο σπίτι. Τα ευρήματα από τη νέα μελέτη δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Nature Biotechnology σε ενα άρθρο με τίτλο, « Θεραπεία των λοιμώξεων της γρίπης και του SARS-CoV-2 μέσω mRNA CasRa σε τρωκτικά.»

Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την τεχνολογία mRNA για να κωδικοποιήσουν το Cas13a, το οποίο καταστρέφει τμήματα του γενετικού κώδικα RNA που χρησιμοποιούν οι ιοί για να αναπαραχθούν στα κύτταρα των πνευμόνων. Χρησιμοποιώντας μια αλληλουχία οδηγού, οι ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν έναν χάρτη που βασικά λέει στην πρωτεΐνη Cas13a πού να προσκολληθεί στο RNA των ιών και να αρχίσει να το καταστρέφει.

«Στο φάρμακο μας, το μόνο πράγμα που πρέπει να αλλάξετε για να μεταβείτε από έναν ιό στον άλλο είναι ο οδηγός - πρέπει να αλλάξουμε μόνο την ακολουθία RNA. Αυτό είναι», εξήγησε ο ανώτερος ερευνητής της μελέτης Phillip Santangelo, PhD, καθηγητής στο τμήμα βιοϊατρικής μηχανικής Wallace H. Coulter στο Πανεπιστήμιο Emory. «Περάσαμε από την γρίπη στον SARS-CoV-2, τον ιό που προκαλεί τον COVID-19. Είναι απίστευτα διαφορετικοί ιοί. Και καταφέραμε να το κάνουμε πολύ γρήγορα αλλάζοντας τον οδηγό.»

Η ομάδα του Santangelo δοκίμασε αυτήν την θεραπεία κατά της γρίπης σε ποντίκια και κατά του SARS-CoV-2 σε χάμστερ. Και στις δύο περιπτώσεις, τα άρρωστα ζώα ανέκαμψαν. Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που δείχνει ότι το mRNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έκφραση της πρωτεΐνης Cas13a και για να λειτουργήσει απευθείας στον ιστό των πνευμόνων και όχι σε κύτταρα σε ένα εργαστηριακό πιάτο. Είναι επίσης η πρώτη μελέτη που αποδεικνύει ότι η πρωτεΐνη Cas13a (η μέθοδος CRISPR δηλαδή) είναι αποτελεσματική στη διακοπή της αναπαραγωγής του SARS-CoV-2.

Εκπληκτικά, η θεραπεία της ομάδας έχει τη δυνατότητα να καταπολεμήσει το 99% των στελεχών της γρίπης που έχουν κυκλοφορήσει τον τελευταίο αιώνα. Φαίνεται επίσης ότι θα ήταν αποτελεσματική ενάντια στις νέες εξαιρετικά μεταδοτικές παραλλαγές του κορονοϊού που έχουν αρχίσει να κυκλοφορούν. Το κλειδί για αυτήν την ευρεία αποτελεσματικότητα είναι η ακολουθία των γονιδίων που στοχεύουν οι ερευνητές.

«Στη γρίπη, επιτιθόμαστε  στα γονίδια της πολυμεράσης. Αυτά είναι τα ένζυμα που επιτρέπουν στον ιό να παράγει περισσότερο RNA και να αναπαράγεται », σημείωσε ο Santangelo. «Επιτιθόμαστε σε αυτά γιατί είναι πολύ καλύτερα συντηρημένα. Επιτρέπουμε στη βιολογία να υπαγορεύει τους στόχους μας.»

Ομοίως, στον SARS-CoV-2, οι ακολουθίες που στοχεύουν οι ερευνητές παραμένουν αμετάβλητες στις τελευταίες μεταλλάξεις. Αυτή η θεραπευτική προσέγγιση σημαίνει ότι η θεραπεία είναι ευέλικτη και προσαρμόσιμη καθώς εμφανίζονται νέοι ιοί.

«Ένα από τα πρώτα πράγματα που η κοινωνία και το CDC θα μάθουν όταν εμφανίζεται μια πανδημία είναι η γενετική ακολουθία. Είναι ένα από τα πρώτα εργαλεία που το CDC και οι ομάδες παρακολούθησης πρόκειται να χρησιμοποιήσουν για να προσδιορίσουν τι είδους ιός είναι και να αρχίσουν να τον παρακολουθούν », σχολίασε ο Daryll Vanover ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Μόλις το CDC δημοσιεύσει αυτές τις ακολουθίες - αυτό είναι το μόνο που χρειαζόμαστε. Μπορούμε αμέσως να ελέγξουμε τις περιοχές που μας ενδιαφέρουν να στοχεύσουμε και να καταστρέψουμε τον ιό. »

Ο Vanover σημείωσε ότι αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει τις υποψήφιες θεραπείες σε κλινικές δοκιμές εντός λίγων εβδομάδων - περίπου δηλαδή όσος καιρός θα χρειαστεί για να σαρώσουν τις ακολουθίες, να σχεδιάσουν τους οδηγούς τους και να είναι έτοιμοι για δοκιμές σε αυτή τη μελέτη.

«Είναι πραγματικά αρκετά άμεση», πρόσθεσε ο Santangelo. «Αν μιλάς για μικροαλλαγές έναντι μεγάλων αλλαγών, είναι μεγάλο μπόνους από την άποψη του χρόνου. Και όσον αφορά τις πανδημίες - εάν είχαμε εμβόλιο σε έναν ή δύο μήνες από την εμφάνιση της πανδημίας, σκεφτείτε πώς θα ήμασταν τώρα. Εάν είχαμε μια θεραπεία ένα μήνα μετά την εμφάνισή της, πώς θα ήταν τα πράγματα τώρα; Θα μπορούσε να κάνει τεράστια διαφορά, για τον αντίκτυπο στην οικονομία, τον αντίκτυπο στους ανθρώπους. »

Η θεραπευτική προσέγγιση της ομάδας επιταχύνθηκε από την προηγούμενη εργασία τους πάνω στην παράδοση mRNA σε βλεννώδεις επιφάνειες όπως αυτές των πνευμόνων. Ήξεραν ότι υπήρχε μεγάλη πιθανότητα να αντιμετωπίσουν τις αναπνευστικές λοιμώξεις με αυτήν την θεραπευτική προσέγγιση. Αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν το mRNA για να κωδικοποιήσουν την πρωτεΐνη Cas13a επειδή είναι μια εγγενώς ασφαλής τεχνική.

«Το mRNA είναι παροδικό. Δεν μπαίνει στον πυρήνα, δεν επηρεάζει το DNA σας», είπε ο Santangelo,« και αυτές οι πρωτεΐνες CRISPR, δεν θέλετε πραγματικά να εκφράζονται για μεγάλα χρονικά διαστήματα.»

Οι ερευνητές ήταν ενθουσιασμένοι για τα ευρήματά τους, αλλά είπαν ότι χρειάζεται επιπλέον εργασία - ειδικά για την καλύτερη κατανόηση  των συγκεκριμένων μηχανισμών που κάνουν τη θεραπεία αποτελεσματική. Δεν υπήρξαν παρενέργειες στα ζωικά μοντέλα, αλλά θέλουν να ρίξουν να ελέγξουν καλύτερα την ασφάλεια καθώς σκέφτονται να χορηγήσουν αυτή τη θεραπεία σε ανθρώπους.

«Αυτό το πρότζεκτ μας έδωσε πραγματικά την ευκαιρία να υπερβούμε τα εργαστηριακά όρια σχετικά με τις τεχνικές, από την άποψη μιας νέας στρατηγικής», δήλωσε η Chiara Zurla, PhD, διευθύντρια έργου της ομάδας και μια από τους συγγραφείς της μελέτης. «Ειδικά με την πανδημία, αισθανόμαστε την υποχρέωση να κάνουμε όσα μπορούμε όσο καλύτερα μπορούμε. Αυτό η πρώτη μελέτη είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα, αλλά πολλές θα ακολουθήσουν. Έχουμε κάνει πολλή δουλειά και έχουμε πολλά ελπιδοφόρα αποτελέσματα. »

Πηγή