Napredek znanosti pri razvoju personaliziranih metod zdravljenja
Raziskovalci Kemijskega inštituta poročajo o znanstvenem napredku na področju tehnologije urejanja genoma. Izboljšali so orodje za modifikacijo genoma, sistem CRISPR/Cas, za katerega je bila leta 2020 podeljena Nobelova nagrada na področju kemije. Izboljšan sistem predstavlja pomemben napredek na področju razvoja personaliziranih metod zdravljenja, preučevanja bolezni, biotehnologije ter možnosti personalizacije različnih terapevtskih pristopov, med drugim tudi za zdravljenja različnih rakavih obolenj ter genetskih bolezni. Rezultate raziskave so objavili v ugledni reviji Nature Communications.
Sistem CRISPR/Cas predstavlja revolucionarno orodje, ki je bilo odkrito kot bakterijski imunski sistem, s katerim se ščitijo pred bakterijskimi virusi, omogoča pa tarčno spremembo genoma. Ta lastnost se s pridom izkorišča v raziskavah, izboljšani produkciji hrane, biogoriv, v zadnjem času pa pridobiva na veljavi odkrivanje novih zdravil in zdravljenje različnih bolezni, tako raka kot drugih bolezni z genetskim ozadjem. Dvokomponentni sistem CRISPR/Cas sestavlja encim Cas9 ter majhna RNA, ki usmerja molekulske škarje na točno določeno tarčno zaporedje DNA, ki ga želimo spremeniti. Danes poteka že več kot 60 kliničnih raziskav za zdravljenje številnih bolezni z uporabo CRISPR.
Omenjen sistem z velikim potencialom je kljub izjemni uporabnosti mogoče še izboljšati, kar so si kot cilj zastavili tudi raziskovalci Odseka za sintezno biologijo in imunologijo Kemijskega inštituta. Njihova izvirna ideja je, da so protein Cas9 preko obvitih vijačnic povezali z eksonukleazami, encimi, ki skrajšujejo verigo DNK od mesta cepitve, kar so poimenovali CCExo. Tvorba obvite vijačnice omogoči premik eksonukleaze k mestu DNA preloma, kar povzroči dodatno odstranitev nukleotidov z obeh koncev preloma. Slednje prepreči, da bi celici lastni mehanizmi prelom DNA popravili brez spremembe, kar izboljša delež izbitja gena na točno določenem mestu. Robustno delovanja sistema CCexo so raziskovalci potrdili na številnih celičnih linijah in različnih genih. Dr. Duško Lainšček, ki je vodilni raziskovalec te raziskave pravi: »Za nas je bil izziv, da izboljšano terapevtsko delovanje pokažemo še na živalskem modelu kronične mieloične levkemije, kar nam je tudi lepo uspelo. V tem primeru lahko s CCexo natančno ciljamo genski zapis, ki je značilen za rakave celice in povzročimo njihov propad. V sodelovanju s prof. Matjažem Severjem, doc. Heleno Podgornik in doktorantko Veroniko Mikolič z Oddelka za hematologijo UKC Ljubljana, ki eksperimentalno delo opravlja na Kemijskem inštitutu, smo sposobnost terapevtskega delovanja pokazali tudi na celicah rakavih pacientov«.
Raziskavo so izvedli pod vodstvom prof. Romana Jerale, kjer sta poglavitno delo opravila dr. Duško Lainšček in dr. Vida Forstnerič in je bila izvedena v povezavi s projektoma Evropskega raziskovalnega sveta za uveljavljene raziskovalce MaCChines in ERC PoC, ki ju vodi prof. Roman Jerala in projektov, ki jih financira ARRS. Prof. Jerala meni, da ti rezultati predstavljajo pomemben del mozaika tehnološke platforme za napredno in personalizirano zdravljenje, ki ga razvijajo na Kemijskem inštitutu in ga želijo nadgraditi v Center za tehnologijo genske in celične terapije, kjer bi v sodelovanju s kliniki, kot je prof. Samo Zver, vodja Kliničnega oddelka za hematologijo slovenskim pacientom, omogočili dostop do sodobnih učinkovitih metod zdravljenja.
Povezava: https://www.nature.com/articles/s41467-022-31386-1
Foto: KI
