С какво чудесата в генното инженерство ще помагат в медицината на бъдещето – Част 1
Да се спре стареенето? Да се подмладим? Да победим рака, диабета, ХИВ и други опасни болести? Да можем да си връщаме зрението, слуха и паметта? Да отслабваме, да увеличаваме мускулите си, да се отървем от херпеса? Да увеличим интелекта си и да постигнем свръхспособности? Това не е просто изброяване на възможните постижения с помощта на генното инженерство в медицината на бъдещето, а това, което вече е постигнато с опитни животни в последните години. Много е вероятно в близко бъдеще това да се случи и в хуманната медицина.
Обикновените чудеса на науката
Както сигурно знаете, последната Нобелова премия по химия беше присъдена на генетици. Тя бе разделена между две жени – учени : французойката Еманюел Шерпантие и американката Дженифър Дудна, които дадоха на човечеството технологията за редактиране на гени с помощта на молекулярните ножици CRISPR/Cas9. Появата на тази революционна технология породи голямо количество научни изследвания, в рамките на които учените, използвайки този генетичен редактор, се научиха просто и лесно да правят промени в геномите на различни опитни представители на земната флора и фауна. Резултатите от тези изследвания на генетиците поразяват нашето въображение и изглеждат изключително многообещаващо. Ето и някои от тези чудеса, сътворени от съвременната генетика.
Чудо No 1 Лечение на паралич
Учени от Рурския университет в Германия съобщиха в научна статия за това, че на тях им се е отдало да върнат подвижността на мишки с травма на гръбначния мозък. Прието е да се смята, че нервните клетки не се възстановяват, но изследователите са вградили в невроните на мозъка ген за синтезиране на особен протеин, известен като хиперинтерлейкин 6 (hIL-6), който стимулира растежа на аксоните, дългите израстъци на нервните клетки и сигналите от главния мозък отново са започнали да постъпват към органите, включително и към крайниците. Учените се надяват, че този метод ще помогне в рехабилитацията на парализирани хора.
Открити са и начини за лечението на други болести, парализиращи тялото. Така например изследователи от Тексаския университет са се научили да лекуват разсеяна склероза при мишки с помощта на намаляване на концентрацията на релин в организма. Този протеин отговаря в организма за естественото развитие на мозъка и формирането на връзки между нервни клетки при тяхното нарастване.
През 2019 година американски биолози разработиха генна терапия за такива тежки и неизличими пациенти, като световноизвестния британски астрофизик Стивън Хокинг, който в продължение на половин век беше прикован към инвалидна количка и почина през 2018 година. Учените се надяват, че техният метод, който е показал своята ефективност при мишки, ще може да спре развитието на амиотрофичната латерална склероза при хората и ще помогне и при други невродегенеративни болести.
Чудо № 2 Старостта може да се лекува
Наскоро бяха публикувани резултатите от две изследвания на китайски и японски учени за възможността за победа над старостта. Такива опити бяха правени и преди. Преди четири години генетиците се научиха да подмладяват организма за сметка на стволови клетки от ембриони. В следствие на това бяха разработени нови стратегии, чиято цел е отстраняването на старите клетки (сенолиза).
Японски учени от Института по медицински науки към Токийския университет са установили, че за оцеляването на стареещите клетки при човек служи фермента глутаминаза (GLS 1). Инхибирането на този фермент е довело до подмладяването на опитните мишки. Те даже са почнали да висят на лост до 100 секунди, а не по 30, както в началото на експеримента. Подобрили са се всичките им жизнени показатели, нормализирало се е нивото на захарта в кръвта, увеличила се тяхната сила и ловкост. Авторът на новата методика Макото Никаниси смята, че така ще могат да се предотвратят дисфункциите и стареенето на органите, а също така и напълняването.
Китайският метод за подмладяване се състои в инактивацията на гена kat7, който както са изяснили учените от Пекин, се явява ключов фактор за клетъчното стареене. Екипът от биолози е идентифицирал този ген като главна мишена за въздействие, след като с помощта на метода CRISPR/Cas9 са проверили хиляди гени, влияещи на клетъчното стареене. Сред 100 гена, свързани с този процес, те са избрали kat7 и са го инактивирали в черния дроб на мишките с помощта на латентновирусен вектор.
„След шест – осем месеца мишките демонстрираха общо подобряване на външния вид и силата на улавяне, и това което е по-важно, продължителността на живота им се увеличи приблизително с 25%“ – обяснява специалиста по стареене и регенеративна медицина в Института по зоология към Китайската академия на науките Цюй Цзин, отбелязвайки, че никой нищо подобно по света досега не е правил.
Чудо № 3 Удължаване на живота
Може ли да се удължи живота пет пъти? Учените от Биологичната лаборатория MDI в щата Мейн наскоро съобщиха, че са успели да постигнат това. Но за съжаление, засега само с червеи. Обикновено червеите-нематоди Caenorhabditis elegans живеят две-три седмици, но при определени промени на двойка клетъчни пътища (инсулиновите сигнални пътища IIS иTOR или мишената рапамицин), те са започнали да живеят 500% по-дълго. Учените се надяват да пренесат постигнатия резултата и на хора, увеличавайки продължителността на живот поне до 120 – 150 години. Но както признават самите изследователи предстои още много работа.
„За да се разработят методи за борба със старостта, ние трябва да намерим комбинацията от гени, отговарящи за дълголетието““ – обяснява автора на изследването д-р Джаред Ролинс.
Продължителността на живот при някои хора е по-кратка от средностатистическата. Например, болните от прогерия на Хатчинсън-Гилфорд, която представлява тежка наследствена болест, рядко доживяват до пълнолетие. При този генетичен дефект детето изглежда като възрастен човек и страда от болестите на остаряващите хора: оплешивяване, атеросклероза, артрит и други. Съвсем наскоро, в началото на 2021 година излезе научно съобщение, че учени от Харвардския университет, начело с Дейвид Лю, са успели да намерят начин да се преборят с прогерията. Те са успели с помощта на молекулярните ножици CRISPR/Cas9 да коригират дефектните клетки и да постигнат нормална продължителност на живот при опитни мишки.
Чудо № 4 Победа над смъртоносните болести
В борбата с едни от най-смъртоносните болести трябва да помогнат отработените с опитни животни технологии. Генетиците за последната година се научиха да лекуват чрез тях много заболявания, в това число болестта на Паркинсон, деменция и даже рак.
Един от методите на лечението на рак е Т-клетъчната терапия. Т-клетките (Т-лимфоцитите) са основата на имунитета на човек. Те играят централна роля в защитата на организма от онкологичните заболявания. Т-хелперите (Th- лимфоцитите) разпознават чуждите агенти на повърхността на специализираните клетки на имунната система, а Т-килърите, привлечени от сигнала, отстраняват заплахата. При Т-клетъчната терапия имунните клетки се отделят, модифицират се и се връщат в кръвта на пациента за търсене и унищожаване на раковите клетки. Най-широко разпространеният метод за такава терапия CAR-T (сhimeric antigen receptor) се персонализира за всеки пациент. Т-клетките разпознават протеини, свързани с левкоцитните антигени на човек (HLA), които силно се различават при различните хора.
Миналата година учени от Университета в Кардиф с помощта на системата CRISPR-Cas9 успяха да открият при Т-клетките (Т-лимфоцитите) нов тип рецептори MR1. Той е способен да разпознава раковите клетки и не се различава много при човешката популация, което го прави перспективен кандидат за използване при имунотерапията на рак. Учените са провели експерименти с мишки, болни от левкемия, при които новата терапия позволила да се постигне ремисия на заболяването и помогнала на лекуваните животни да преживеят по-дълго от гризачите от контролната група. Освен това изследователите проверили работата на MR1 върху култури от човешки клетки. Т-клетките с такива рецептори ефективно се справили с ракови клетки от бял дроб, кожата, дебелото черво, млечната жлеза, панкреаса, костите и яйчниците.
Съвсем наскоро учени от НЦМУ “Персонализирана медицина“ в Санкт-Петербург, Русия също публикуваха отчет за своите постижения при CAR-Т клетъчната терапия. В своето изследване те с помощта на методите на молекулярната биология и генното инженерство са вкарвали в тумор антигена CD19 (протеин-мишена на повърхността на някои онкологични заболявания). След това те следели за растежа и регресията на новообразуваните тумори и са получили данни за способността на CAR-T-клетките да проникват в туморната тъкан. Благодарение на проведените експерименти, изследователите са успели да оценят ефективността и токсичността на метода, да подберат оптимално ефективни начин на инфузия и режими на дозиране. Експериментите с животни са преминали изключително успешно и даже относително големите спрямо тялото тумори напълно изчезвали след еднократно въвеждане на CAR-Т клетки.
