Obecne terapie genowe w leczeniu niedokrwistości sierpowatokrwinkowej są złożone, czasochłonne i czasami wiążą się z poważnymi skutkami ubocznymi, takimi jak niepłodność lub rak krwi. Aby sprostać tym wyzwaniom, naukowcy z Johns Hopkins opracowali specjalne nanocząsteczki, które mogą wysyłać leczenie genowe bezpośrednio do różnych typów komórek w szpiku kostnym, aby skorygować mutacje powodujące chorobę.

„To podejście do edycji genów pozwoliłoby pacjentom otrzymywać lek poprzez transfuzję” — powiedział główny autor badania Xizhen Lian, asystent naukowca ds. badań naukowych związany z Instytutem NanoBioTechnologii Johns Hopkins Whiting School of Engineering i Johns Hopkins School of Medicine. „Unika się w ten sposób długiego, trudnego procesu wielu obecnych terapii genowych, zmniejszając obciążenie pacjentów i systemu opieki zdrowotnej, a jednocześnie minimalizując skutki uboczne leczenia”.

Ich wyniki pojawiają się w Nanotechnologia w przyrodzie.

Zespół badawczy, w którego skład wchodzili naukowcy z University of Texas Southwestern Medical Center, St. Jude Children’s Research Hospital, Harvard University i Johns Hopkins School of Medicine, wykorzystał CRISPR/Cas i techniki edycji genów bazowych w mysim modelu niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, aby aktywować formę hemoglobiny i skorygować mutację sierpowatokrwinkową. Zespół odkrył również, że podejście to jest skuteczne w ukierunkowaniu na komórki białaczkowe.

„Jednym z wyzwań, na jakie natrafiliśmy, jest to, że populacja komórek macierzystych jest bardzo mała; tylko 0,1% komórek w szpiku kostnym to komórki macierzyste. Są one również chronione w mikrośrodowisku, które może zapobiec dostarczaniu leków z krążenia” — powiedział Lian. Zespół rozwiązał ten problem, dodając specjalną cząsteczkę tłuszczu do swoich maleńkich cząsteczek dostarczających. Ta nowa cząsteczka pomogła cząsteczkom dostarczającym znaleźć i mocno przyłączyć się do komórek macierzystych, dostarczając ważną terapię genową.

Następnym krokiem zespołu jest optymalizacja tej technologii na humanizowanym modelu zwierzęcym, który może lepiej naśladować scenariusze kliniczne, ponieważ obecnie pracują wyłącznie z komórkami krwi i składnikami gryzoni. Humanizowane modele zwierzęce zostały zmodyfikowane genetycznie, aby wyrażać ludzkie geny, komórki i białka, co pozwala badaczom badać ludzkie choroby w żywym systemie, który ściśle przypomina ludzki.

„Nasze podejście obiecuje pomóc pacjentom uniknąć inwazyjnych procedur leczenia, co znacznie zmniejszy skutki uboczne raka krwi, ponieważ nie ma przypadkowego wprowadzania genu do genów pacjenta. Celujemy w konkretny gen, który powoduje chorobę i to wszystko” — powiedział Lian. „Jedynym sposobem na wyleczenie takich chorób genetycznych jest skorygowanie mutacji genetycznej w populacjach komórek macierzystych”.