מחקר מראה הבטחה לטיפול במחלה גנטית ביונק במהלך התפתחות העובר בשלושת החודשים הראשונים להריון
A גנטי הפרעה היא מצב או מחלה שנגרמים משינויים חריגים או מוטציות ב-DNA של אדם בגן. שֶׁלָנוּ ה-DNA מספק את הקוד הנדרש לייצור חלבונים אשר לאחר מכן מבצעים את רוב הפונקציות בגופנו. גם אם חלק אחד מה-DNA שלנו ישתנה בדרך כלשהי, החלבון הקשור אליו כבר לא יכול לבצע את תפקידו הרגיל. תלוי איפה השינוי הזה מתרחש, או שהוא יכול להשפיע מעט או לא, או שהוא עשוי לשנות את התאים כל כך עד שהוא יכול להוביל ל גנטי הפרעה או מחלה. שינויים כאלה נגרמים משגיאות בשכפול (כפילות) של DNA במהלך הגדילה, או גורמים סביבתיים, אורח חיים, עישון וחשיפה לקרינה. הפרעות כאלה מועברות לצאצאים ומתחילות להתרחש כאשר התינוק מתפתח ברחם האם, ולכן מכונים "מומים מולדים".
מומים מולדים יכולים להיות קלים או חמורים ביותר ועשויים להשפיע על המראה, התפקוד של איבר והיבט כלשהו של התפתחות גופנית או נפשית. מיליוני ילדים נולדים מדי שנה עם רציניים גנטי תנאים. ניתן לזהות פגמים אלו במהלך ההריון שכן הם ניכרים בשלושת החודשים הראשונים להריון כאשר האיברים עדיין נוצרים. טכניקה הנקראת בדיקת מי שפיר זמינה לגילוי גנטי חריגות בעובר על ידי בדיקת מי שפיר המופקים מהרחם. עם זאת, גם עם בדיקת מי שפיר, הטיפול בהם אינו אפשרי מכיוון שאין אפשרויות זמינות לבצע תיקונים כלשהם לפני לידת התינוק. חלק מהליקויים אינם מזיקים ואינם דורשים התערבות, אך חלק אחר עלול להיות בעל אופי חמור ועשויים לדרוש טיפול ארוך טווח או אפילו להיות קטלני עבור התינוק. חלק מהליקויים ניתנים לתיקון זמן קצר לאחר לידת התינוק - למשל תוך שבוע - אך לרוב זה מאוחר מדי לטיפול.
ריפוי גנטי מצב של תינוק שטרם נולד
לראשונה נעשה שימוש בטכניקת עריכת הגנים המהפכנית כדי לרפאגנטי הפרעה' בעכברים במהלך התפתחות העובר ברחם במחקר של חוקרים מאוניברסיטת קרנגי מלון ואוניברסיטת ייל. ידוע היטב שבמהלך התפתחות מוקדמת בעובר (במהלך שלושת החודשים הראשונים להריון) ישנם תאי גזע רבים (סוג תאים לא מובחן שיכול להפוך לכל סוג של תא עם התבגרות) שמתחלקים בקצב מהיר. זוהי נקודת הזמן הרלוונטית שבה א גנטי מוטציה אם תתוקן תפחית את השפעת המוטציה על התפתחות עובר לעובר. יש סיכוי כי חמור גנטי ניתן אפילו לרפא את המצב והתינוק נולד ללא מומים מולדים לא מכוונים.
במחקר זה שפורסם ב תקשורת טבע חוקרים השתמשו בטכניקת עריכת גנים המבוססת על חומצת גרעין פפטידית. טכניקה זו שימשה בעבר לטיפול בטא תלסמיה - א גנטי הפרעת דם שבה המוגלובין (HB) המיוצר בדם מופחת במידה ניכרת, מה שמשפיע על אספקת החמצן התקינה לחלקים שונים בגוף, מה שמוביל לתוצאות חריגות חמורות. בטכניקה זו נוצרו מולקולות סינתטיות ייחודיות הנקראות חומצות גרעין פפטידים (PNAs) (עשויות משילוב של עמוד שדרה של חלבון סינתטי עם DNA ו-RNA). לאחר מכן נעשה שימוש בננו-חלקיק כדי להעביר את מולקולות ה-PNA הללו יחד עם DNA של תורם "בריא ונורמלי" למיקום של גנטי מוּטָצִיָה. הקומפלקס של PNA ו-DNA מזהה את המוטציה המיועדת באתר, מולקולת PNA ואז נקשרת ופותחת את הסליל הכפול של DNA שעבר מוטציה או פגום. לבסוף, ה-DNA של התורם נקשר עם ה-DNA המוטציה והופך מנגנון אוטומטי לתיקון שגיאת ה-DNA. המשמעות העיקרית של מחקר זה היא שהוא נעשה בעובר, ולכן החוקרים נאלצו להשתמש בשיטה מקבילה לבדיקת מי שפיר שבה החדירו את קומפלקס ה-PNA לתוך שק השפיר (מי השפיר) של עכברים בהריון שעובריהם נושאים את גֵן מוטציה הגורמת בטא תלסמיה. לאחר זריקה אחת של PNA, 6 אחוז מהמוטציות תוקנו. עכברים אלו הראו שיפור בסימפטומים של המחלה, כלומר רמות המוגלובין היו בטווח התקין, מה שניתן לפרש כעכברים ש'נרפאים' מהמצב. הם גם הראו שיעור הישרדות מוגבר. הזרקה זו הייתה בטווח מוגבל מאוד, אך החוקרים מקווים שניתן להגיע לשיעורי הצלחה גבוהים אף יותר אם הזרקות ייעשו מספר פעמים.
המחקר רלוונטי מכיוון שלא צוינו מטרות מחוץ למטרות ורק ה-DNA הרצוי תוקן. טכניקות עריכת גנים כמו CRISPR/Cas9 אמנם קלות יותר לשימוש למטרות מחקר, אך היא עדיין שנויה במחלוקת מכיוון שהיא חותכת את ה-DNA ומבצעת שגיאות מחוץ לאתר שכן הן פוגעות ב-DNA רגיל מחוץ למטרה. בגלל מגבלה זו הם אינם מתאימים באופן אידיאלי לעיצוב טיפולים. בהתחשב בגורם זה, השיטה המוצגת במחקר הנוכחי נקשרת רק ל-DNA המטרה ומתקנת אותו ומראה אפס שגיאות מחוץ לאתר. איכות ממוקדת זו הופכת אותו לאידיאלי לטיפולים. שיטה כזו בעיצובה הנוכחי עשויה לשמש גם כדי 'לרפא' מצבים אחרים בעתיד.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Ricciardi AS et al. 2018. משלוח ננו-חלקיקים ברחם לעריכת גנום ספציפי לאתר. תקשורת טבע. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
***
