Στην Φιλαδέλφεια των ΗΠΑ, ομάδα επιστημόνων κατάφερε να διορθώσει με γονιδιακή τροποποίηση το ελαττωματικό γονίδιο βρέφους, το οποίο γεννήθηκε με μια σπάνια γονιδιακή νόσο. Πρόκειται για ένα πρωτοποριακό επίτευγμα, που θυμίζει σενάρια ταινιών επιστημονικής φαντασίας και κάνει πράξη το όραμα δεκαετιών, για την ανάπτυξη εξατομικευμένων γονιδιακών θεραπειών.
Η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα χαρακτήρισε το επίτευγμα «ορόσημο» για την πρόοδο της ιατρικής, που κατέστη δυνατό με την βοήθεια της μεθόδου γονιδιακής τροποποίησης, με την τεχνική CRISPR. Ο λιλιπούτειος ασθενής με τα αρχικά KJ είναι το πρώτο βρέφος στον κόσμο που έλαβε εξατομικευμένη γονιδιακή θεραπεία. Ο KJ γεννήθηκε με ένα εξαιρετικά σπάνιο γενετικό νόσημα το οποίο προκαλεί τον θάνατο του 50% των πασχόντων, προτού προλάβουν να κλείσουν το πρώτο έτος ζωής τους. Πρόκειται για μια βαριάς μορφής ανεπάρκεια CPS1, ενός σπάνιου νοσήματος που επηρεάζει τον κύκλο μεταβολισμού της ουρίας.
Η ασθένεια εμφανίζεται σε ένα παιδί σε πληθυσμό 1,3 εκατ. ατόμων και οι ασθενείς γεννιούνται χωρίς ένα απαραίτητο ηπατικό ένζυμο που μετατρέπει την αμμωνία από την φυσιολογική διάσπαση των πρωτεϊνών στον οργανισμό σε ουρία, ώστε να αποβληθεί μέσω των ούρων. Η έλλειψη του ενζύμου προκαλεί υπερ-συσσώρευση αμμωνίας στους ιστούς με συνέπεια να καταστρέφονται ζωτικά όργανα όπως το ήπαρ και ο εγκέφαλος. Παρότι κάποιοι ασθενείς υποβάλλονται σε μεταμόσχευση ήπατος, τα βρέφη που γεννιούνται με την βαριά μορφή της νόσου, υφίστανται τόσο εκτεταμένες βλάβες μέχρι να έρθει η ώρα να μπορέσουν να κάνουν την επέμβαση της μεταμόσχευσης, που δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν.
Εξατομικευμένη γονιδιακή θεραπεία σε 3 δόσεις
Η ομάδα των επιστημόνων που ανέλαβε να υλοποιήσει αυτόν τον άθλο, στο νοσοκομείο Children’s Hospital της Φιλαδέλφειας, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας (University of Pennsylvania) ξεκίνησε την έρευνα για την ανάπτυξη της γονιδιακής θεραπείας αμέσως μετά την διάγνωση της ασθένειας του αγοριού και την ολοκλήρωσε εντός έξι μηνών.
Ο μικρός ασθενής έλαβε την πρώτη δόση της ενέσιμης γονιδιακής θεραπείας τον περασμένο Φεβρουάριο- μέσω ενδοφλέβιας έγχυσης- και ακολούθησαν δύο ακόμα δόσεις τον Μάρτιο και τον Απρίλιο. Σύμφωνα με τα έως τώρα ευρήματα των εξετάσεων, ο KJ είναι καλά, αναπτύσσεται κανονικά και θα παραμείνει σε συστηματική ιατρική παρακολούθηση με στόχο να αξιολογείται σε τακτά διαστήματα η ανάπτυξη του, ώστε να διερευνηθεί το κατά πόσο μπορεί να απαιτηθεί συμπληρωματική χορήγηση της θεραπείας. Μια εκ των γιατρών της ερευνητικής ομάδας, η Dr. Rebecca Ahrens-Nicklas, υπογράμμισε πως: «Παρότι ο ΚJ είναι ένας μόνο ασθενής, ελπίζουμε ότι θα είναι ο πρώτος μίας σειράς ασθενών που θα μπορέσουν να επωφεληθούν από τις εξατομικευμένες γονιδιακές θεραπείες».
Ο KJ πέρασε τους πρώτους μήνες της ζωής του νοσηλευόμενος στο νοσοκομείο, τρεφόμενος με ορό με μια εξαιρετικά αυστηρή δίαιτα χαμηλή σε πρωτεΐνη, ώστε να αποφευχθούν οι βλάβες στα ζωτικά του όργανα. Από την ώρα που υποβλήθηκε στην εξατομικευμένη γονιδιακή θεραπεία, οι γιατροί κατάφεραν να αυξήσουν σταδιακά την ποσότητα της πρωτεΐνης στην τροφή του και να μειώσουν την χρήση των φαρμάκων που χορηγούσαν, προκειμένου να αποβληθεί η περίσσεια του αζώτου από το σώμα του. Οι λεπτομέρειες της πρωτοποριακής εξατομικευμένης γονιδιακής θεραπείας παρουσιάστηκαν στην Ετήσια Συνάντηση της Αμερικανικής Εταιρίας για τις Γονιδιακές και τις Κυτταρικές Θεραπείες (American Society of Gene and Cell Therapy), στη Νέα Ορλεάνη.
Η τεχνική CRISPR
Στην δημοσίευση τους στο «The New England Journal of Medicine», την πιο έγκυρη επιστημονική επιθεώρηση διεθνώς, οι γιατροί που συμμετείχαν στην ανάπτυξη της γονιδιακής θεραπείας περιέγραψαν πόσο δύσκολη ήταν η ταυτοποίηση των μεταλλάξεων που οδήγησαν στο σπάνιο νόσημα του μικρού αγοριού και πόσο σύνθετη ήταν η διαδικασία επιδιόρθωσης των μεταλλάξεων αυτών μέσω λιπαρών νανοσωματιδίων που μετέφεραν την γονιδιακή τροποποίηση στο ήπαρ. Η θεραπεία χρησιμοποιεί την τεχνική CRISPR κατά την οποία μπορούν να διορθωθούν λάθη στον κώδικα του DNA με την αλληλουχία των αζωτούχων βάσεων, αλλάζοντας ένα γράμμα τη φορά.
«Η υπόσχεση της γονιδιακής θεραπείας για την οποία μιλούσαμε εδώ και δεκαετίες, επιτέλους ευοδώνεται και θα αλλάξει τελείως τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζουμε την ιατρική και τις ασθένειες» εξηγεί ο καθηγητής καρδιολογίας Kiran Musunuru από την Ιατρική Σχολή Perelman του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας, που ηγήθηκε του επιστημονικού άθλου.
Πώς γίνεται η γονιδιακή τροποποίηση στο εργαστήριο
Η θεραπεία CRISPR μπορεί να επεξεργαστεί το DNA των ανθρώπινων κυττάρων με τον ίδιο τρόπο που μπορεί ένα εξαιρετικά ακριβές και εύχρηστο ψαλίδι. Το CRISPR επεξεργάζεται γονίδια κόβοντας προσεκτικά το DNA και στη συνέχεια το «ενημερώνει» ώστε να επιδιορθωθεί. Η τεχνική γονιδιακής τροποποίησης ή γονιδιακής διόρθωσης CRISPR περιλαμβάνει δύο βασικά στοιχεία, ένα RNA-οδηγό και ένα ένζυμο που κόβει το DNA-για αυτόν τον ρόλο συνήθως επιλέγεται το Cas9. Για να χρησιμοποιηθεί το γενετικό ψαλίδι CRISPR για την αλλαγή ενός γονιδιώματος, πρέπει πρώτα να εντοπιστεί η αλληλουχία DNA που πρόκειται να τροποποιηθεί. Μόλις εντοπιστεί η σχετική αλληλουχία DNA, ένα απλό οδηγό RNA (sgRNA) την αναγνωρίζει και συνδέεται με αυτή. Στη συνέχεια η αλληλουχία RNA-οδηγού συνδέεται με την αλληλουχία DNA-στόχου. Τότε, το ένζυμο Cas9 (η πρωτεΐνη του μοριακού ψαλιδιού) συνδέεται με το RNA και καθοδηγεί το ψαλίδι στο ακριβές σημείο του γονιδιώματος, που πρέπει να γίνει η κοπή. Αυτή η διαδικασία επιδιόρθωσης μπορεί να τροποποιήσει το DNA στο συγκεκριμένο σημείο του γονιδιώματος. Μπορεί δηλαδή να εξαλείψει ένα γονίδιο ή να επιδιορθώσει τυχόν σφάλματα στην αλληλουχία του.
