Ky imazh tregon një “assembloid” të trurit të përbërë nga dy “organoidë” të lidhur të trurit. Shkencëtarët që studiojnë këto struktura kanë rivendosur qelizat e dëmtuara të trurit te pacientët me sindromën Timothy.
Laboratori Pasca, Universiteti i Stanfordit
fsheh titullin
ndërro titrat
Laboratori Pasca, Universiteti i Stanfordit
Ky imazh tregon një “assembloid” të trurit të përbërë nga dy “organoidë” të lidhur të trurit. Shkencëtarët që studiojnë këto struktura kanë rivendosur qelizat e dëmtuara të trurit te pacientët me sindromën Timothy.
Laboratori Pasca, Universiteti i Stanfordit
Shkencëtarët kanë gjetur një mënyrë për të rivendosur qelizat e trurit të dëmtuara nga një çrregullim gjenetik i rrallë dhe kërcënues për jetën, i quajtur sindroma Timothy.
Një lloj medikamenti i njohur si një oligonukleotid antisens lejoi që grupet e neuroneve njerëzore të zhvillohen normalisht edhe pse ato mbanin mutacionin përgjegjës për sindromën Timothy, raporton një ekip në revistë. Natyra.
Qasja mund të ndihmojë studiuesit të zhvillojnë trajtime për kushte të tjera gjenetike, duke përfshirë disa që shkaktojnë skizofreni, epilepsi, ADHD dhe çrregullime të spektrit të autizmit.
“Është jashtëzakonisht emocionuese sepse tani i kemi mjetet,” thotë Dr. Sergiu Pasca, një profesor i psikiatrisë dhe shkencave të sjelljes në Universitetin e Stanfordit dhe autori kryesor i studimit.
“Është fillimi i një epoke të re për shumë prej këtyre sëmundjeve që ne fillimisht menduam se ishin të patrajtueshme”, thotë Dr. Huda Zoghbi, një profesore në Kolegjin e Mjekësisë Baylor, e cila nuk ishte e përfshirë në hulumtim.
Por shumica e këtyre kushteve përfshijnë gjene të shumta, jo vetëm një – dhe shkencëtarët nuk dinë ende mjaftueshëm për këto çrregullime të shumta gjenesh për t’i trajtuar ato në mënyrë efektive me oligonukleotide antisense, thotë Zoghbi.
Vështrime nga një çrregullim i rrallë
Sindroma Timothy është diagnostikuar në më pak se 100 njerëz në mbarë botën. Fëmijët e lindur me të shpesh kanë probleme me zemrën, autizëm, epilepsi, vonesë zhvillimi dhe paaftësi intelektuale.
Por për shkak se sindroma Timothy shkaktohet nga një mutacion në një gjen të vetëm, ajo u ofron shkencëtarëve një mënyrë për të studiuar ndryshimet që ndikojnë në zhvillimin e trurit.
“Sindromat e rralla që përcaktohen shumë qartë gjenetikisht janë si dritaret, apo gurët e Rosetës, për të kuptuar kushte të tjera, më të zakonshme”, thotë Pasca.
Kështu që Pasca ka kaluar 15 vitet e fundit duke mësuar se si mutacioni përgjegjës për sindromën Timothy ndryshon qelizat e trurit.
Së pari, ai dhe ekipi i tij përdorën qelizat e lëkurës nga pacientët me sindromën Timothy për të rritur neuronet në një pjatë që mbante mutacionin. Më pas ekipi vazhdoi me studimin e mutacionit në organoidet e trurit – grupime të gjalla të neuroneve njerëzore që grumbullohen në struktura që ngjajnë me lloje specifike të indeve të trurit.
Më pas, ekipi i Pasca-s krijoi “asembleoidë” të trurit, të cilët përfshijnë disa organoidë që formojnë lidhje dhe ndërveprojnë, ashtu si bëjnë zonat e një truri në zhvillim.
Dhe në vitin 2022, ekipi transplantoi organoidet njerëzore me mutacionin e sindromës Timothy në trurin e minjve të porsalindur. Kjo i lejoi qelizat njerëzore të vazhdonin të zhvillohen shumë më gjatë sesa do të kishin në një pjatë.
Riparimi i çdo qelize
Të gjitha këto eksperimente i lejuan ekipit të Pasca të fitonte një kuptim të detajuar se si sindroma Timothy ndikon në qelizat e trurit.
Mutacioni ndodh në një gjen të quajtur CACNA1C, i cili është i përfshirë në kontrollin e rrjedhës së joneve të kalciumit brenda dhe jashtë qelizave. Ky “sinjalizim kalciumi”, nga ana tjetër, kontrollon shumë nga proceset që i nevojiten një qelize për të funksionuar.
Laboratori i Pasca-s tregoi se neuronet me mutacionin e sindromës Timothy qëndruan anormalisht të vegjël dhe ishin më pak të aftë për të krijuar lidhje. Disa neurone të mutuara gjithashtu kishin një aftësi të dëmtuar për të migruar nga një zonë e trurit në tjetrën gjatë zhvillimit.
“Ne i kemi kataloguar në thelb të gjitha këto anomali,” thotë Pasca. “Dhe në një moment, ne sapo mblodhëm mjaft informacion rreth sëmundjes, saqë një qasje terapeutike u bë e vetëkuptueshme.”
Qasja nënkuptonte zhvillimin e një nukleotidi antisens, një pjesë e vogël e materialit gjenetik sintetik që ndryshon proteinat e prodhuara nga një qelizë. Nukleotidi antisens për sindromën Timothy u krijua për të zëvendësuar një proteinë të dëmtuar me një version të shëndetshëm – në fakt kundërvepron mutacionin përgjegjës për çrregullimin.
Për të parë nëse ilaçi antisens funksiononte, ekipi i Pasca bëri një eksperiment me minjtë e porsalindur. Së pari, ata transplantuan organoidet e trurit që përmbajnë mutacionin e sindromës Timothy në korteksin cerebral të minjve.
Ndërsa organoidet u rritën, ata filluan të zhvillonin të njëjtat defekte që shiheshin në trurin e njerëzve me Timothy.
Më pas, ekipi injektoi ilaçin antisens në sistemin nervor të minjve.
“Brenda disa ditësh, ju filloni të shpëtoni ose rivendosni të gjitha ato defekte që kemi vërejtur ndër vite,” thotë Pasca.
Neuronet në organoidë u bënë më të mëdhenj dhe formuan më shumë lidhje. Qelizat gjithashtu migruan normalisht dhe kishin aktivitet elektrik që tregonte se sistemi i sinjalizimit të kalciumit po funksiononte siç duhet.
Nga minjtë te njerëzit?
Laboratori i Pasca-s shpreson të provojë ilaçin antisens te njerëzit me sindromën Timothy në dy vitet e ardhshme.
Ai po studion gjithashtu se si sinjalizimi i kalciumit – procesi qelizor i prekur në sindromën Timothy – mund të luajë një rol në kushte shumë më të zakonshme, duke përfshirë skizofreninë, çrregullimin bipolar dhe çrregullimin e spektrit të autizmit.
Ndërkohë, shkencëtarët po punojnë për ilaçe antisense për kushte të tjera të rralla gjenetike që ndikojnë në zhvillimin e trurit. Këto përfshijnë sindromën Angelman dhe sindromën Dravet.
Një ilaç antisens për atrofinë muskulare kurrizore, një sëmundje gjenetike që ndikon në forcën e muskujve, u miratua nga Administrata e Ushqimit dhe Barnave në vitin 2016.
Të gjitha këto kushte shkaktohen nga mutacionet në një gjen të vetëm. Trajtimet antisense për kushtet që përfshijnë gjene të shumta – si shumica e formave të autizmit, skizofrenisë dhe epilepsisë – ka të ngjarë të jenë shumë më të vështira për t’u zhvilluar, thotë Zoghbi.
Megjithatë, thotë ajo, tani ka arsye për të besuar se shkencëtarët po i afrohen strategjive për të trajtuar këto sëmundje.
Në vitin 1985, Zoghbi la praktikën e saj si neurologe fëmijësh për të bërë kërkime, sepse “ne nuk mund të ofronim asgjë” për pacientët me çrregullime gjenetike shkatërruese si sindroma Rett dhe ataksia spinocerebelare. “Ne nuk e dinim se çfarë i shkaktoi sëmundjet,” thotë ajo.
Tani, shkencëtarët i dinë ndryshimet gjenetike që janë përgjegjëse për qindra gjendje të fëmijërisë dhe ata kanë filluar të zhvillojnë trajtime për disa, përfshirë sindromën Timothy.
“Kjo është një ëndërr e realizuar për mua,” thotë Zoghbi.