ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Znanstvenici uklonili dodatni kromosom 21 iz stanične linije Downovog sindroma

Istraživači sa Sveučilišta u Washingtonu uspjeli su ukloniti dodatnu kopiju kromosoma 21 u staničnim kulturama izvedenih iz osoba s Downovim sindromom. Kod Downovog sindroma stanice tijela sadrže tri kopije kromosoma 21, što je više nego uobičajeni jedan par. Triplikat bilo kojeg kromosoma je ozbiljna genetska abnormalnost zvana trisomija. Prema mišljenju istraživačkog tima, trisomije objašnjavaju gotovo četvrtinu spontanih pobačaja. Osim Downovog sindroma (trisomija 21), neke druge ljudske trisomije su dodatni Y ili X kromosom, Edwards sindrom (trisomija 18) i Patau sindrom (trisomija 13), od kojih oba imaju vrlo visoku stopu smrtnosti novorođenčadi.

U njihovom izvještaju koji se pojavljuje u časopisu Cell Stem Cell, tim predvođen Dr. Li B. Li s Odsjeka za medicinu Sveučilišta u Washingtonu opisao je kako su ispravili trisomiju 21 u ljudskim staničnim linijama koje su uzgojili u laboratoriju. Znanstveni savjetnici na projektu su bili istraživači genske terapije Dr. David W. Russell, profesor medicine i biokemije, i Dr. Thalia Papayannopoulou, profesorica medicine.

Ciljano uklanjanje ljudske trisomije, primijetili su, ima mogućnost i kliničke i istraživačke primjene. Kod živorođenih, Downov sindrom je najčešća trisomija. Downov sindrom uzrokuje karakteristične značajke očiju, lica i ruku i može izazvati mnoge zdravstvene probleme, uključujući srčane mane, smanjeni intelekt, preuranjeno starenje i demenciju te određene oblike leukemije i neke vrste raka krvi. Iako se edukacijom i pravilnom skrbi može značajno popraviti kvaliteta života oboljelih od Downovog sindroma, trudnice se često odlučuju na pobačaj fetusa koji su pozitivni na Downov sindrom ili druge genetičke poremećaje zbog kojih bi se moglo roditi dijete s niskimkvocijentom inteligencije.

''Naravno da ne podrazumijevamo da će metoda koju opisujemo voditi liječenju Downovog sindroma.'' rekao je Russell. ''Ono što vidimo je mogućnost medicinskih znanstvenika da proizvedu stanične terapije za neke od krvotvornih poremećaja koji prate Downov sindrom.''

Na primjer, rekao je, jednoga bi dana pacijentima koji imaju Downov sindrom i boluju od leukemije mogli izvesti matične stanice iz vlastitih stanica i ispraviti trisomiju u tim, laboratorijski kultiviranim, stanicama. Mogli bi im izvesti transplantaciju vlastitih matičnih stanica - minus dodatni kromosom - ili zdravih krvnih stanica proizvedenih iz njihovih fiksnih matičnih stanica koje dakle suzbijaju leukemiju, kao dio liječenja raka.

Dodao je da mogućnost razvoja matičnih stanica sa i bez trisomije 21 iz iste osobe može voditi boljem razumijevanju kako nastaju problemi povezani s Downovim sindromom. Stanične linije bi bile genetski identične, izuzevši dodatni kromosom. Istraživač bi mogao usporediti, na primjer, kako su dvije stanične linije oblikovale živčane stanice u mozgu kako bi saznao učinke trisomije 21 na razvoj neurona što bi moglo pružiti uvid u cjeloživotna kognitivna oštećenja i mentalno propadanje kod odraslih oboljelih od Downovog sindroma.

Slični komparativni pristupi bi mogli istražiti uzroke preranog starenja defektnog srčanog tkiva u ovim genetskim uvjetima.

Istraživanja u regenerativnoj medicini koja koriste matične stanice se također bave problemom nastanka trisomija. Russell i njegov tim su uvidjeli da bi njihov pristup također mogao biti korišten za poništavanje nepoželjnih trisomija koje se često javljaju pri stvaranju kulture matičnih stanica.

Otkrivanje točnih tehnika za uklanjanje dodatnog kromosoma je bilo zahtjevno, rekao je Russell, ali njegov kolega Li naporno je radio na rješavanju nekoliko izazova tijekom svojih prvih pokušaja izvođenja projektiranih staničnih linija. ''Uspjeh Dr. Lia je bio pokretačka snaga.'' rekao je Russell.

Istraživači su koristili adeno-povezani virus kao vozilo za dostaviti strani gen zvan TKNEO na određeno mjesto na kromosomu 21, točnije, unutar gena zvanog APP, koji se nalazi na dugoj strani kromosoma. TKNEO transgen je odabran zbog svojeg predviđenog odgovora na pozitivnu i negativnu selekciju u specifičnim laboratorijskim razvojnim medijima. Kada su uzgajane u uvjetima protivnim opstanku TKNEO-a, najčešći razlog preživljavanja stanica je bio spontani gubitak kromosoma 21, skrovišta prenesenog gena.

Druge taktike preživljavanja su bile točkaste mutacije (jednokratne, sitne promjene kod baznih parova DNA), utišavanje gena, što je značilo da je stanica ''isključila'' TKNEO; ili brisanje TKNEO-a.

Russell je objasnio ključnu prednost ove tehnike pri uklanjanju cijelog dodatnog kromosoma: Jednom kada je nestao, ništa nije ostalo iza njega. ''Istraživači genske terapije moraju biti oprezni kako njihovi zahvati ne bi izazvali toksičnost gena.'' kazao je.

To znači, na primjer, da uklanjanje kromosoma ne smije razbiti ili preurediti preostali genetski kod. Ova metoda to ne smije napraviti.''

Upravo se uz preuređivanje genetskog koda vežu kontroverze genetičkog inženjeringa. Samo poimanje defektnosti nailazi na različita tumačenja. O genetskoj varijaciji se sve češće govori kao o pogrešci u šifri umjesto o mutaciji. Ono što neki vide kao pogreške koje treba ispraviti, tradicionalni biolozi smatraju varijacijom na temu - bogati rezervoar genetske raznolikosti koja je bitna za održavanje životne sposobnosti vrste u okolini koja se stalno mijenja. Prijelaz s pojma genetske mutacije u prirodi na genetske pogreške u šiframa predstavlja ogromnu promjenu načina na koji se pristupa ovoj disciplini, s dubokim implikacijama o tome kakvo će biti ustrojstvo našeg odnosa prema svijetu prirode i naše vlastite ljudske naravi. 

Izvor: University of Washington

Podijeli.