עריכת גנים מראה הבטחה ככלי להילחם בהפרעות נוירו בתינוקות, כך מגלה מחקר של UNC

CHAPEL HILL - תינוקות שנולדו עם עותק אימהי פגום של הגן UBE3A יפתחו את תסמונת אנג'למן, הפרעה נוירו-התפתחותית קשה ללא מרפא וטיפולים מוגבלים. כעת, בפעם הראשונה, מדענים מבית הספר לרפואה של UNC מראים שניתן להשתמש בעריכת גנים ובטכניקות של ריפוי גנטי כדי לשחזר UBE3A בתרביות נוירונים אנושיים ולטפל בחסרים במודל חיה של תסמונת אנג'למן.

עבודה זו, שפורסמה ב טֶבַע ובהובלת הסופר הבכיר מארק Zylka, PhD, מנהל המרכז למדעי המוח של UNC ו-WR Kenan, ג'וניור פרופסור נכבד לביולוגיה ופיזיולוגיה של התא, מניח בסיס חשוב לטיפול או תרופה ארוכת טווח למחלה מתישה זו, כמו גם דרך טיפולית קדימה עבור הפרעות אחרות של גנים בודדים.

"המחקר שלנו מראה כיצד ניתן לטפל במספר תסמינים הקשורים לתסמונת אנג'למן באמצעות טיפול גנטי CRISPR-Cas9," אמרה זילקה. "ואנחנו רודפים אחרי זה עכשיו בעזרת קלינאים ב-UNC-Chapel Hill."

תסמונת אנג'למן נגרמת על ידי מחיקה או מוטציה של העותק האימהי של הגן המקודד לליגאז חלבון יוביקוויטין E3A (UBE3A). העותק האבהי של UBE3A הוא בדרך כלל מושתק בנוירונים, ולכן אובדן האימהי UBE3A גורם להעדר מוחלט של האנזים UBE3A ברוב אזורי המוח. זה חיוני מכיוון שהאנזים מכוון לחלבונים לפירוק, תהליך השומר על תפקוד תקין של תאי המוח. כאשר התהליך הזה משתבש, התוצאה היא תסמונת אנג'למן, הפרעה מוחית עם תסמינים הכוללים מוגבלויות אינטלקטואליות והתפתחותיות חמורות, התקפים ובעיות בדיבור, שיווי משקל, תנועה ושינה.

"מדליק את העותק האבהי של UBE3A היא אסטרטגיה טיפולית אטרקטיבית מכיוון שהיא יכולה להפוך את החסר המולקולרי הבסיסי של המחלה", אמר זילקה. עם זאת, הגן האבהי מושתק על ידי גדיל ארוך של RNA, המיוצר בכיוון האנטי-חושי UBE3A, החוסם את ייצור האנזים מהעותק האבהי של הגן.

חברי מעבדת Zylka, כולל פוסט-דוקטורנטים ג'סטין וולטר, PhD וג'וליה פרגולה, PhD, יצאו לתכנן דרך להשתמש ב-CRISPR-Cas9 כדי להחזיר את האנזים UBE3A לרמות נורמליות על ידי שיבוש ה-RNA האנטי-סנס. נתונים ראשוניים בתרביות תאים היו מבטיחים, וזילקה קיבלה מענקים מ ה-NIH, ה קרן לתסמונת אנג'למן, וקרן סימונס כדי לבדוק את הממצאים שלהם בנוירונים אנושיים ובמודל עכבר של המחלה.

בתוך ה טֶבַע מאמר, המחברים הראשונים וולטר והאנקיאן מאו, PhD, פוסט-דוקטורט במעבדת Zylka, ועמיתיו של UNC מתארים שימוש בטיפול גנטי של נגיף אדנו (AAV) כדי להעביר את חלבון Cas9 בכל המוח של עכברים עובריים המדגימים את תסמונת אנג'למן . מכיוון ש-UBE3A חיוני להתפתחות מוחית תקינה, טיפול מוקדם הוא חיוני. החוקרים מצאו שטיפול עוברי ומוקדם לאחר לידה הציל פנוטיפים פיזיים והתנהגותיים המדגימים ליקויים הליבה שנמצאו בחולי תסמונת אנג'למן. למרבה הפלא, זריקת ילודים בודדת של AAV ללא השתקה אבהית Ube3a במשך 17 חודשים לפחות, והנתונים מראים שהשפעה זו צפויה להיות קבועה. החוקרים גם הוכיחו שגישה זו הייתה יעילה בנוירונים אנושיים בתרבות.

"היינו מפוצצים כשהגענו לתוצאות האלה", אמר זילקה. "אין טיפולים אחרים שנוקטים כעת לתסמונת אנג'למן שנמשכים כל כך הרבה זמן, והם גם לא מטפלים בכמה תסמינים. אני בטוח שאחרים יזהו בסופו של דבר את היתרונות של זיהוי המוטציה שגורמת לתסמונת אנג'למן לפני הלידה וטיפול זמן קצר לאחר מכן".

וולטר הוסיף, "התוצאות של טיפול מוקדם היו מבטיחות מאוד. מאז שלמדנו שאנחנו יכולים להפחית את חומרת תסמונת אנג'למן בעכברים, אנחנו מתמקדים כעת בחידוד הגישה שלנו בדרכים שיתאימו לשימוש בבני אדם".

תוך כדי עבודה על תרגום המחקר הזה למרפאה, מעבדת Zylka תשתף פעולה עם חוקרים במכון קרולינה ללקויות התפתחותיות (CIDD) כדי לזהות תסמינים בתינוקות שיש להם את המוטציה הגנטית שגורמת לתסמונת אנג'למן.

המעבדה של Zylka עובדת עם חוקרי CIDD בראשות מנהל CIDD Joseph Piven, MD, כדי להשתמש בהדמיית מוח ובתצפיות התנהגות כדי לזהות תסמינים הקשורים לתסמונת אנג'למן בתינוקות. דיווחים אנקדוטליים מצביעים על כך שלתינוקות אלו יש קושי בהאכלה וטונוס שרירים מופחת, אך תסמינים מוקדמים אלו ואחרים לא אופיינו בקפדנות עד כה.

"הרעיון הוא להשתמש בבדיקות גנטיות כדי לזהות תינוקות שעלולים לפתח תסמונת אנג'למן, לטפל בטרם לידתם או בסביבות הלידה, ולאחר מכן להשתמש בתסמינים המוקדמים הללו כנקודות קצה כדי להעריך את היעילות בניסוי קליני", אמרה זילקה. "הנתונים שלנו ושל קבוצות אחרות מצביעים בבירור על כך שלטיפול טרום לידתי יש פוטנציאל למנוע התפתחות מלאה של תסמונת אנג'למן".

כחלק מ טֶבַע במחקר, החוקרים גם מצאו כי וקטור הריפוי הגנטי חסם את ה-RNA האנטי-סנס על ידי שילוב בגנום באתרים שנחתכו על ידי CRISPR-Cas9. ניתן לנצל את מה שנקרא "מלכודת גנים" זו כדי לשבש RNA וגנים ארוכים אחרים שאינם מקודדים.

זילקה הוסיפה, "אנו נרגשים מאוד להמשיך את העבודה הזו קדימה בתקווה לעזור לילדים ולמשפחות להתגבר על המצב המתיש הזה. תמיכה מה-NIH, קרן סימונס וקרן תסמונת אנג'למן הייתה חיונית לקידום העבודה הזו".

יחד עם Zylka, Wolter ומאו, מחברי המאמר בטבע הם ג'וליה פרגולה, PhD, פוסט-דוקטורט במעבדת Zylka בזמן מחקר זה; ג'רמי סיימון, דוקטורט, פרופסור עמית למחקר; ג'יימס קרנץ, עמית מחקר במעבדת Zylka; חנה בזיק, סטודנטית לתואר שני במעבדה של זילקה; בריס אוזטמיז, טכנאי מחקר במעבדה של זילקה; וג'ייסון סטיין, PhD, עוזר פרופסור לגנטיקה וחבר במרכז למדעי המוח של UNC; הכל ב-UNC-Chapel Hill.

מחקר זה מומן על ידי מענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות, קרן סימונס, קרן תסמונת אנג'למן, מכון אשלמן לחדשנות, וממלגת פוסט-דוקטורט בתרפיה גנטית של Pfizer-NCBiotech.

(ג) UNC-CH

מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire