Tedaviye giden yol 7

ADOA'da optik sinirin ölümüne genellikle OPA1 genindeki bir hata neden olur. OPA1 geni, optik sinir hücrelerinin düzgün çalışması için önemli olan OPA1 proteininin üretimini sağlar. OPA1 genini laboratuvar koşullarında düzenlemeyi başaran birkaç araştırmacı var. Bu çok önemlidir, çünkü onarılan protein hem optik sinirdeki yavaş hücre ölümünü hem de görme yeteneğinin yavaş yavaş azalmasını durdurur.

Yakın zamanda yapılan bir çalışmanın baş genetikçisi, University College London Oftalmoloji Enstitüsü'nden Profesör Michael Cheetham, çalışmayı sıradan birinin terimleriyle özetlemeye, araştırmadan neler bekleyebileceğimizi ve bu çalışmanın sonuçta ADOA tedavisine nasıl katkıda bulunabileceğini açıklamaya istekliydi. .

Araştırmayı sıradan birinin terimleriyle açıklayabilir misiniz?
OPA1 genindeki kalıtsal değişiklikler, kusurlu bir protein üretir, bu da optik sinir hücrelerinde daha düşük enerji seviyelerine ve sonuçta hücre ölümüne yol açar. ADOA'nın nedeni budur. Ekibimiz, yeni geliştirilen CRISPR/CAS9 gen düzenleme yöntemini kullanarak hastalardan kök hücre elde ederek gendeki değişiklikleri düzeltti. Gen mutasyonunun düzeltilmesi, proteini onardı, optik sinir hücrelerinin enerji seviyesini artırdı ve laboratuvar koşullarında hücre ölümünü azalttı. 

Bir veya iki cümleyle çalışmanın sonucu nedir?
Çalışma, gendeki kalıtsal değişikliklerin düzeltilmesinin, kusurlu proteinin optik sinir hücrelerinde neden olduğu kusurları önleyebileceğini gösteriyor. ADOA+ mutasyonuna neden olan bölgedeki OPA1 genini düzelttik ve optik sinir hücrelerinin aslında ölmediğini gösterdik.

OPA1 genini (teknik olarak) nasıl düzenlediğinizi biraz daha ayrıntılı olarak açıklayabilir misiniz?
ADOA genellikle OPA1 genindeki genetik hatalardan kaynaklanır. OPA1 geni, OPA1 adı verilen büyük bir proteinin üretimini kodlar. OPA1 proteini esasen GTP adı verilen bir faktörü kullanarak optik sinir hücresinin enerji aktivitesini kontrol eden bir anahtardır. OPA1'de ADOA'ya neden olan değişiklikler gen boyunca yayılır, proteinin farklı kısımlarını etkiler ve genellikle protein üretilmediği anlamına gelir. Bazen proteinin GTP'ye bağlanan kısmındaki yazım hataları (bir tür yapı taşını diğerine değiştirir), kusurlu bir proteinin üretilmesine yol açar. Arızalı protein daha sonra proteinin diğer normal kopyasının işleyişini etkileyebilir. Bu durumda etkilenen diğer dokularda daha çeşitli semptomlar gelişebilir, ADOA+ hastalarında durum budur. Bu çalışmada OPA1 proteinindeki bu sapmayı da düzelttik. Bu önemlidir, çünkü bu yaklaşım yalnızca ihtiyaç duyulan ikinci kopyayı üretmekle kalmaz, aynı zamanda kusurlu 'kötü' proteini ortadan kaldırır ve optik sinir hücresi üzerinde kötü bir etki yaratmasını da önler.

OPA1 genindeki çeşitli mutasyonlar ADOA'ya neden olabilir. Ancak bu çalışmada OPA1 proteinlerini düzeltmek için OPA1 geninin çok spesifik bir kısmına odaklandık. Kullandığımız CRISPR teknolojisi esas olarak bu şekilde çalışıyor; araştırma için büyük bir atılım çünkü biz araştırmacıların genomun hemen hemen her yerinde değişiklik yapmasına olanak tanıyor. Cas9 enzimini belirli bir bölgede kesmeye yönlendiren RNA kılavuzu adı verilen bir şey ve daha sonra homolog yönlendirilmiş onarım (HDR) adı verilen bir süreç aracılığıyla genin hasarlı kısmını değiştiren bir onarım şablonu kullanılır. Bu HDR, hücrelerin büyüdükçe DNA'larındaki hataları düzeltmek için yaptığı bir şeydir.

Ancak bu yöntemin dezavantajı çok spesifik olmasıdır; her farklı DNA değişimi için geliştirilip test edilmesi gereken bir yaklaşımdır. İyi haber şu ki, yakın zamanda OPA1'deki diğer değişiklikleri yeni kılavuzlar ve düzeltme şablonlarıyla hedefleyebildik, ancak aynı kılavuzla birden fazla veya farklı hedefi hedefleme yeteneği, bunların birbirine çok yakın olması gerektiği anlamına geliyor (ve genellikle böyle değildirler). Ancak OPA1'deki bazı kalıtsal değişiklikler oldukça yaygındır, dolayısıyla aynı anormalliğe sahip kişiler için aynı araçlar kullanılabilir.

Bununla birlikte, büyük gen parçalarını daha az spesifik bir şekilde değiştirme girişimleri var ancak bunlar çok daha az verimli ve henüz OPA1'de denenmedi.

Bu sonuçlar ADOA'ya karşı bir ilaca nasıl katkıda bulunabilir?
Artık genleri düzenlenmiş optik sinir kök hücreleri üretecek bir sistem kurduk. Bunlar daha ileri araştırmalar için gerekli altyapıyı sağlar. Genleri düzenlenmiş bu kök hücreleri, laboratuvar kaplarında optik sinir hücreleri yapmak için kullanabiliriz ve bunları insan optik sinir hücresindeki hastalık sürecini anlamak için kullanabiliriz. Tedavi arayışında, genleri düzenlenmiş bu kök hücreleri, orijinal hasta hücreleriyle karşılaştırmalar yapmak ve olası tedavilerin ne kadar işe yaradığını test etmek için de kullanabiliriz. Kısacası tedavileri biyoteknoloji şirketlerinde veya diğer akademik laboratuvarlarda test etmeye hazırız. Ayrıca optik nöronlardaki değişiklikleri manipüle etmek için etkili yöntemler geliştirmeye çalışabiliriz.

Bu yaklaşım gerçek ADOA hastalarında denenebilir mi?

Bu tedaviyi yaşayan hastalarda kullanabilmemiz için birçok teknolojik zorluk var. Gerçek optik sinir hücreleri kök hücre değildir ve bu çalışmada HDR teknolojisi hücrelerin bölünmesini gerektirmektedir. Bir ADOA hastasındaki optik sinir hücreleri artık bölünmediğinden bu yaklaşım, değişiklikler yapılmadan işe yaramayacaktır. Canlı bir optik sinir hücresindeki genleri onarmak için farklı yaklaşımlar düşünüyoruz, ancak bizim gibi bilim adamları hala pratik bir tedavi geliştirmenin ilk aşamalarındalar.

Kesin olarak bildiğimiz şey şu ki, eğer geni onarırsak, onarılan gen kök hücrelerdeki hücre ölümünü durdurabilir ve aynı şeyin optik sinirde de olmasını umuyoruz.

Bu tür gen düzenlemeleri görmeyi iyileştiriyor mu, yoksa sadece retina ganglion hücrelerinin (çok) daha uzun süre hayatta kalmasına yardımcı mı oluyor? Peki böyle bir gen terapisi görme azalmasını tersine çevirebilir mi, yoksa sadece görüşü stabilize edebilir mi?
Bu yaklaşım, şu anda geliştirilmekte ve test edilmekte olan diğer birçok yaklaşıma benzer; öncelikle optik sinir hücrelerinin daha uzun süre hayatta kalmasına yardımcı olmayı amaçlıyor. Bunun bir parçası olarak geri kalan optik sinir hücrelerinin, görüşü stabilize etmenin yanı sıra daha iyi çalışması da mümkündür. Ancak bu yaklaşım zaten kaybolmuş hücrelerin yerini alamaz. Dolayısıyla ADOA'dan çok kötü etkilenen biri için sınırlı bir kullanım alanı olacaktır.

Görünüşe göre bu, önümüzdeki yıllarda da takip edeceğimiz çok heyecan verici bir gelişme!

kaydeden Peter Makai