Genetyczna szczepionka na zawały serca

Choroby układu krążenia stają się najczęstszą przyczyną śmierci w krajach rozwiniętych. Pojawia się wiele koncepcji jak walczyć tym zjawiskiem. Poważny problem wymaga radykalnych rozwiązań – i właśnie to proponują naukowcy z Uniwersytetów Harvarda i Pensylwanii. Wyłączenie jednego genu może zmniejszyć ryzyko zawału nawet o 90%.

Aby zrozumieć sens metody, trzeba powiedzieć nieco o PCSK9. Jest to enzymatyczne białko odpowiedzialne za regulację stężenia cholesterolu LDL w osoczu. Jego regulowane wieloma czynnikami działanie polega na niszczeniu receptorów w komórkach wątroby, które mają za zadanie wychwytywać cholesterol. Im silniej działa PCSK9, tym więcej receptorów jest zniszczonych i mniej cholesterolu LDL zostanie przerobione przez wątrobę. Wtedy wzrasta jego stężenie, przed czym organizm zaczyna się bronić. Skutkiem ubocznym obrony jest odkładanie płytek miażdżycowych w naczyniach krwionośnych.

PCSK9 - proteaza serynowa syntetyzowana w wątrobie.

O działaniu PCSK9 dowiedziano się, badając osoby z rzadką chorobą genetyczną hipercholesterolemią. Mają oni wysokie poziomy cholesterolu we krwi i w młodym wieku umierają na choroby krążenia. Jednym z winowajców jest mutacja w genie kodującym PCSK9 zwiększająca jego aktywność jako enzymu. W tej sytuacji komórki wątroby nie wychwytują LDL, ponieważ prawie wszystkie receptory są zniszczone.

Jednak znacznie ciekawszy jest drugi typ mutacji, które zmniejszają aktywność PCSK9. Szczęściarze je posiadający mają sprawny wychwyt cholesterolu LDL przez wątrobę. Jak wykazało wiele badań, wszystkie mutacje obniżające aktywność PCSK9 skutkują jednocześnie znacznym zmniejszeniem ryzyka zachorowania na choroby układu krążenia i zawału serca. „Dobre” mutacje występują u ok. 3% ludzi różnych populacji. I tak u rasy kaukaskiej mutacja zmieniająca jeden aminokwas w enzymie PCSK9 powoduje spadek zachorowalności o 45%. Natomiast u afroamerykanów zamieniane są dwa aminokwasy, co skutkuje obniżeniem poziomu cholesterolu o ¼ i zapadalności na choroby krążenia aż o 88%.

Jak widać naturze przez przypadek wyszedł eksperyment, podający na talerzu skutki regulacji PCSK9. Jakby tego było mało znaleziono osobę, u której mutacje całkowicie wyłączyły PCSK9 (brak enzymu we krwi) i w żaden sposób nie wpłynęło to negatywnie na jej zdrowie.

Tak obiecujące obserwacje nie uszły uwadze koncernów farmaceutycznych, które już po 10 latach od odkrycia rozpoczęły testy leków zawierających przeciwciała wychwytujące PCSK9. Zastosowanie przeciwciał ma jednak pewną wadę – człowiek musi przyjmować je co kilka tygodni, bo mają krótkie działanie. Ma to sens w przypadku bardzo chorych osób, jednak jako działanie prewencyjne - już nie. Choć wizja leku przyjmowanego przez dziesiątki lat, co kilka tygodni, aby uchronić się przed zawałem jest z pewnością bardzo atrakcyjna dla menadżerów sprzedaży...

Można to jednak zrobić inaczej. Naukowcy z Uniwersytetów Harvarda i Pensylwanii wykorzystali technikę edytowania genomu do wywołania „dobrych” mutacji w PCSK9.

Użyli metody CRISPR/Cas9 opracowanej w 2007 roku. Została ona podpatrzona u bakterii, które w ten sposób bronią się przed wirusami. Najważniejszą częścią jest enzym Cas9 tnący DNA. Do „nożyczek” Cas9 przyczepiona jest specjalnie zaprojektowana nić RNA (CRISPR), która ma za zadanie znaleźć i przyczepić się do danego miejsca w materiale genetycznym. Cas9 dzięki swojemu „urządzeniu naprowadzającemu” nacina miejsce w pożądanym genie, a maszyneria komórki naprawia błąd. Jednak naprawa nie jest idealna i często pojawiają się błędy, mutacje które zmieniają sekwencję genu.

Uproszczony schemat działania CRISPR/Cas9 (Charpenier i Doudna 2013)

Gdy zaprojektujemy odpowiednie naprowadzanie do genu PCSK9, będziemy mogli go uszkodzić tak u „szczęściarzy”, którym naturalna mutacja obniża poziom cholesterolu LDL. Ta sztuka udała się na myszach. Do wątroby wstrzyknięto wektory adenowirusowe z Cas9 i RNA zaprojektowanym do nakierowania w określone miejsce genu PCSK9. W ciągu 3 dni w większości komórek wątroby geny PCSK9 zostały uszkodzone, co skutkowało zmniejszeniem poziomu cholesterolu LDL u myszy o 40%. U ludzi taki spadek zmniejszał ryzyko chorób krążenia aż o 88%.

Komórki wątroby z wyedytowanym genem będą się dzieliły, dzięki czemu efekt będzie trwały i utrzyma się nawet do końca życia. Wystarczy jedna dawka. Wyniki są bardzo obiecujące, więc następnym celem do zbadania będą ludzkie komórki wątroby. Na początek in vitro. Według autorów badania najprawdopodobniej nie trzeba będzie nawet używać wektorów wirusowych. Mają już opracowany wektor DNA dla CRISPR/Cas9, którego wydajność jest wystarczająca do skutecznego działania.

Koncepcję terapii porównują do szczepionki. Jeden zastrzyk uodporni ludzi na choroby krążenia, niszcząc tym samym główną przyczynę śmiertelności w państwach rozwiniętych. Takie działanie jest niczym innym jak wspomaganiem ewolucji. Człowiek zmienia swoje zwyczaje i środowisko szybciej, niż działają naturalne mechanizmy. Choroby krążenia dotykają ludzi, gdy już mają potomstwo, więc selekcja naturalna nie będzie promować 3% ludzi z „dobrymi”, naturalnymi mutacjami PCSK9. A nawet gdyby tak było, nie chcemy przecież czekać kilkudziesięciu pokoleń, aby zobaczyć efekty. Można to rozwiązać za pomocą medycyny, ręcznie edytując genom jednostek. Czy starczy na to odwagi? Na uspokojenie panikarzy warto dodać, że zmiana nie przenosi się na potomstwo.

PODOBAŁO SIĘ? CHCESZ BYĆ NA BIEŻĄCO Z KOLEJNYMI ARTYKUŁAMI? 

>>POLUB NAS NA FACEBOOK<<

Seweryn Frasiński

źródła:

B. Lewartowski (2009) PCSK9 – początek przełomu w zapobieganiu i leczeniu

miażdżycy? Kardiol Pol 2009; 67: 782-786

E Charpentier, JA Doudna (2013) Biotechnology: Rewriting a genome. Nature, 495 (7439): 50-51

Ding Q, Strong A, Patel KM, Ng SL, Gosis BS, Regan SN, Rader DJ, & Musunuru K (2014). Permanent Alteration of PCSK9 With In Vivo CRISPR-Cas9 Genome Editing. Circulation research PMID: 24916110