Νέα μέθοδος μειώνει τα λάθη στην επεξεργασία DNA

Η νέα μέθοδος ακριβείας για την επεξεργασία γονιδίων που ανέπτυξε το MIT υπόσχεται να μεταμορφώσει τη σύγχρονη ιατρική. Πρόκειται για μία καινοτόμο τεχνική, γνωστή ως prime editing, η οποία στοχεύει στη διόρθωση τρωτών γονιδίων προκειμένου να αντιμετωπιστούν πολλές ασθένειες.

Παρότι αυτή η μέθοδος ήταν ήδη πιο ακριβής σε σχέση με προηγούμενες, είχε ένα σημαντικό μειονέκτημα: την παρουσία μικρών λαθών κατά την επεξεργασία του DNA, που σε σπάνιες περιπτώσεις θα μπορούσαν να είναι επιβλαβή για την υγεία.

Ωστόσο, οι ερευνητές του MIT κατάφεραν να μειώσουν τα σφάλματα αυτά δραστικά, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο ασφαλείς και αποτελεσματικές θεραπείες.

Η επεξεργασία γονιδίων έχει διανύσει μεγάλη απόσταση από τις πρώτες προσπάθειες της δεκαετίας του ’90, όπου γίνονταν προσπάθειες εισαγωγής νέων γονιδίων μέσα στα κύτταρα μέσω τροποποιημένων ιών.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ενζυματικές τεχνικές, όπως οι ψευδοπυρηνικές νουκλεάσες (zinc finger nucleases), για απευθείας διόρθωση των γονιδίων, αλλά αυτές ήταν δύσκολες στην επανασχεδίαση για νέες στοχεύσεις DNA.

Η τεχνική CRISPR, που ανακαλύφθηκε αργότερα, έφερε επανάσταση, επιτρέποντας την ταχεία και ευέλικτη ακριβή κοπή σε συγκεκριμένα σημεία του DNA.

Η μέθοδος prime editing βελτίωσε ακόμα περισσότερο την ακρίβεια, καθώς αντί να κόβει και τις δύο αλυσίδες του DNA (όπως το παραδοσιακό CRISPR), κόβει μόνο τη μία, ανοίγοντας ένα μικρό «παράθυρο» όπου μπορεί να εισαχθεί η διορθωμένη αλληλουχία.

Αυτή η «ήπια» προσέγγιση μειώνει τις πιθανότητες για ανεπιθύμητες παρεμβολές σε άλλα σημεία του γονιδιώματος. Παράλληλα, η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα RNA ως οδηγό για την εισαγωγή του σωστού γενετικού κώδικα.

Ωστόσο, σε κάποιες περιπτώσεις, η αρχική αλυσίδα του DNA που κόπηκε μπορεί να επανενωθεί λάθος θέση, δημιουργώντας σφάλματα.

Αυτά τα λάθη, αν και συνήθως αβλαβή, θα μπορούσαν, θεωρητικά, να συνεισφέρουν σε παθήσεις όπως ο καρκίνος. Στην προηγούμενη τεχνολογία prime editing, το ποσοστό λάθους κυμαινόταν από 1 στα 7 έως 1 στα 121, ανάλογα με την εφαρμογή.

Με επικεφαλής τον ερευνητή Vikash Chauhan, η ομάδα του MIT ανακάλυψε ότι μεταλλάσσοντας ελαφρά το ένζυμο Cas9 που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία, το οποίο κόβει το DNA, μπορούσαν να κάνουν τα λάθη πολύ πιο σπάνια. Οι μεταλλάξεις στην Cas9 ενίσχυσαν τη διάσπαση της παλιάς αλυσίδας DNA, επιτρέποντας στη νέα διορθωμένη αλληλουχία να ενσωματώνεται χωρίς λάθη.

Συνδυάζοντας διάφορες μεταλλάξεις στην Cas9, δημιουργήσαν έναν νέο επεξεργαστή γονιδίων, τον οποίο ονόμασαν vPE, με ποσοστό λάθους μειωμένο έως και 60 φορές σε σχέση με το αρχικό prime editing.

Οι δοκιμές έγιναν σε ανθρώπινα και ποντικίσια κύτταρα, με πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Η τεχνική αυτή έχει τη δυνατότητα να επεκταθεί για τη θεραπεία εκατοντάδων γενετικών νοσημάτων με ελάχιστες παρενέργειες.

Περαιτέρω προσπάθειες εστιάζονται στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας του συστήματος και στην ανάπτυξη μεθόδων για την παράδοση της τεχνολογίας σε συγκεκριμένους ιστούς του σώματος, κάτι που παραμένει πρόκληση στην γονιδιακή θεραπεία.

Επιπλέον, οι ερευνητές ελπίζουν ότι η ευρύτερη επιστημονική κοινότητα θα αξιοποιήσει αυτή τη νέα μέθοδο σε εργαστηριακές μελέτες, προσφέροντας ευκαιρίες για βαθύτερη κατανόηση της ανάπτυξης ιστών, της εξέλιξης των καρκινικών κυττάρων και της αντίδρασης σε φαρμακευτικές αγωγές.

Η εξέλιξη που πετυχαίνει το MIT σηματοδοτεί σημαντική πρόοδο που φέρνει πιο κοντά το όνειρο μιας μελλοντικής ιατρικής όπου τα γενετικά νοσήματα αντιμετωπίζονται με μεγάλη ακρίβεια και ασφάλεια, βελτιώνοντας την ποιότητα ζωής εκατομμυρίων ανθρώπων στον κόσμο.