Naukowcy usunęli dodatkowy chromosom 21. Przełom w badaniach nad zespołem Downa

Zespół Downa jest uwarunkowany genetycznie. W większości przypadków osoby z tym zespołem mają trzy kopie chromosomu 21 zamiast dwóch. Ta dodatkowa kopia wpływa na rozwój organizmu i może wiązać się m.in. z niepełnosprawnością intelektualną, wadami serca czy innymi problemami zdrowotnymi. Dotychczas medycyna koncentrowała się przede wszystkim na wspieraniu rozwoju osób z zespołem Downa i leczeniu współistniejących schorzeń. Japońscy naukowcy postanowili sprawdzić, czy możliwe jest oddziaływanie na samą przyczynę genetyczną.

Badacze z Uniwersytetu Mie w Japonii, kierowani przez Ryotaro Hashizume, wykorzystali technologię CRISPR-Cas9, nazywaną potocznie nożyczkami genetycznymi. Pozwala ona na precyzyjne ingerowanie w materiał genetyczny komórek.

W tym przypadku naukowcy opracowali metodę umożliwiającą rozpoznanie i usunięcie jednej z trzech kopii chromosomu 21. Co istotne, ich celem było pozbycie się konkretnej, nadmiarowej kopii, a nie przypadkowe uszkodzenie pozostałych chromosomów.

Eksperyment przeprowadzono na ludzkich komórkach hodowanych w laboratorium, w tym na komórkach macierzystych oraz fibroblastach pochodzących od osób z zespołem Downa. W określonych warunkach badacze osiągnęli skuteczność usunięcia dodatkowego chromosomu sięgającą 37,5 proc. Nie oznacza to jednak, że u tylu osób można byłoby wyleczyć zespół Downa. Wynik dotyczy wyłącznie komórek poddanych eksperymentowi.

W komórkach, w których udało się przywrócić prawidłową liczbę kopii chromosomu 21, naukowcy zaobserwowali zmiany w kierunku typowego funkcjonowania komórek. Dotyczyły one między innymi aktywności genów, tempa namnażania się komórek oraz ich zdolności do radzenia sobie ze stresem oksydacyjnym.

To ważna obserwacja, ponieważ pokazuje, że usunięcie dodatkowego chromosomu może wpływać nie tylko na sam zapis genetyczny, ale również na procesy zachodzące wewnątrz komórki. Badacze sprawdzili ponadto działanie metody w komórkach, które nie przechodziły już podziałów. To istotne, ponieważ wiele komórek ludzkiego organizmu nie dzieli się regularnie.

Choć wyniki są obiecujące, droga od eksperymentu laboratoryjnego do bezpiecznej terapii jest bardzo długa. Przede wszystkim naukowcy muszą ustalić, czy podobną metodę można byłoby zastosować w żywym organizmie bez uszkadzania innych fragmentów DNA. Konieczne jest również opracowanie sposobu dostarczenia narzędzi do edycji genów do odpowiednich komórek.

Dodatkowym wyzwaniem jest fakt, że zespół Downa wpływa na rozwój organizmu już w okresie prenatalnym. Nawet skuteczne usunięcie dodatkowego chromosomu z części komórek nie oznaczałoby automatycznie odwrócenia wszystkich zmian, które zaszły wcześniej. Nie wiadomo również, jakie byłyby długoterminowe skutki takiej ingerencji. Dlatego na obecnym etapie nie można mówić o gotowej metodzie leczenia ani przewidywać, kiedy mogłaby stać się dostępna.

Wyniki japońskiego zespołu to ważny dowód na to, że usunięcie nadmiarowego chromosomu z ludzkich komórek jest technicznie możliwe. Odkrycie może stać się punktem wyjścia do kolejnych badań nad trisomią 21 i sposobami ograniczania jej skutków na poziomie komórkowym.

Nie zmienia to jednak faktu, że osoby z zespołem Downa już dziś potrzebują przede wszystkim dostępu do dobrej opieki medycznej, edukacji, rehabilitacji i wsparcia w codziennym życiu. Postęp w genetyce jest ważny, ale nie powinien przesłaniać ich potrzeb ani wartości ich życia.

Źródło: PNAS Nexus, Uniwersytet Mie.