Οι διαδικασίες επιδιόρθωσης DNA που μεσολαβούνται από το γονιδιακό ψαλίδι CRISPR διεξάγονται διαφορετικά σε κύτταρα που διαιρούνται σε σύγκριση με κύτταρα που δεν διαιρούνται, όπως τα νευρικά κύτταρα. Ερευνητές από τις ΗΠΑ έχουν τώρα μελετήσει τους μηχανισμούς αυτούς με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.

Η επεξεργασία γονιδιώματος με τη βοήθεια της τεχνολογίας γονιδιακών ψαλιδιών CRISPR/Cas9 έχει πλέον φτάσει στην κλινική πράξη. Ωστόσο, μέχρι στιγμής, η θεραπευτική εφαρμογή των γονιδιακών ψαλιδιών σε νευρολογικές παθήσεις εξακολουθεί να αποτελεί μεγάλη πρόκληση.

Ένας λόγος για αυτό είναι ότι τα νευρικά κύτταρα δεν διαιρούνται. Οι τυπικοί μηχανισμοί μέσω των οποίων πραγματοποιείται η επιδιόρθωση των θραυσμάτων DNA είναι σε μεγάλο βαθμό ανενεργοί σε αυτά τα κύτταρα. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Gokul N. Ramadoss από τα Gladstone Institutes στο Σαν Φρανσίσκο διερεύνησε ποιοι εναλλακτικοί τρόποι επιδιόρθωσης είναι κυρίαρχοι και δημοσίευσε τα αποτελέσματα στο επιστημονικό περιοδικό "Nature Communications".

Για τις έρευνές τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ανθρώπινα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSC), τα οποία διαφοροποιήθηκαν σε μεταμιτωτικά νευρικά κύτταρα ή σε μη διαιρούμενα καρδιομυοκύτταρα και Τ-κύτταρα.

Σε αυτά τα κύτταρα, οι συγγραφείς ανέλυσαν τον τρόπο με τον οποίο επιδιορθώνονται οι διπλές θραύσεις αλυσίδας (DSB) που προκαλούνται από το Cas9. Παρατήρησαν ότι η επιδιόρθωση στους νευρώνες και σε άλλα μη διαιρούμενα κύτταρα ήταν αργή και παρατεταμένη σε σύγκριση με τα διαιρούμενα κύτταρα, με αποτέλεσμα οι βλάβες στο DNA να παραμένουν για εβδομάδες.

Η ποσότητα της πρωτεΐνης Cas9 παρέμεινε ανιχνεύσιμη στα νευρώνες για ασυνήθιστα μεγάλο χρονικό διάστημα, γεγονός που οδήγησε σε επαναλαμβανόμενες κοπές και σε μια αργή αύξηση των εισαγωγών (Indels).

Στα κύτταρα που δεν διαιρούνται, κυριαρχούσε σαφώς η μη ομόλογη επιδιόρθωση (NHEJ). Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργούνται τακτικά μικρότερες εισαγωγές και διαγραφές με την συμπλήρωση ή την αποκοπή των προεξέχοντων μονόκλωνων DNA στα σημεία θραύσης.

Η κατανομή και ο τύπος των Indels διέφεραν σημαντικά μεταξύ νευρώνων/καρδιομυοκυττάρων και iPSC με δυνατότητα διαίρεσης, με τις μικρές διαγραφές να υπερισχύουν στους νευρώνες.

Επιπλέον, τα CRISPR/Cas9-επαγόμενα DSB προκάλεσαν μια έντονη υπερέκφραση των γονιδίων επιδιόρθωσης DNA στους νευρώνες.

Μεταξύ αυτών ήταν και παράγοντες που συνήθως εκφράζονται μόνο στη φάση S του κυτταρικού κύκλου, κατά την οποία λαμβάνει χώρα η αναπαραγωγή του DNA. Αυτό υποδηλώνει ότι οι νευρώνες ενεργοποιούν έναν ασυνήθιστα ευρύ κατάλογο παραγόντων επιδιόρθωσης ως αντίδραση σε βλάβες του DNA.

Οι ερευνητές δοκίμασαν διάφορες προσεγγίσεις για να ρυθμίσουν τις διαδικασίες επιδιόρθωσης με συγκεκριμένο και χρονικά ευέλικτο τρόπο. Αυτό επιτεύχθηκε, για παράδειγμα, με την αναστολή του ενζύμου ριβονουκλεοτιδική ρεδουκτάση και με την αναστολή των γονιδίων επιδιόρθωσης μέσω παρεμβολής RNA.

Από αυτό θα μπορούσαν να προκύψουν κάποια μέρα θεραπευτικές προσεγγίσεις, όπως εξηγεί σε μια ανακοίνωση ο επικεφαλής της μελέτης, καθηγητής Δρ Bruce Conklin από το Gladstone Institute: "Τα ευρήματά μας θα μπορούσαν να έχουν μεγάλη επίδραση στον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται οι θεραπείες γονιδιακής επεξεργασίας."

Για να διασφαλιστεί ότι οι γονιδιακές επεξεργασίες οδηγούν στα επιθυμητά αποτελέσματα, πρέπει να κατανοήσουμε και να ελέγξουμε τον τρόπο με τον οποίο το DNA του κυττάρου επιδιορθώνεται μετά την κοπή.

Αυτοί οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης του DNA δεν έχουν ακόμη ερευνηθεί επαρκώς, ιδίως σε κύτταρα που δεν διαιρούνται.

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Πόνος: Οι καλύτερες στάσεις ύπνου
Ο βασιλιάς Κάρολος κερδίζει τη μάχη με τον καρκίνο και απευθύνει έκκληση για έγκαιρη διάγνωση
Αυξημένοι υγειονομικοί έλεγχοι ενόψει εορτών - Τι γίνεται με εταιρείες εστίασης που δέχονται παραγγελίες