Istraživači sa Sveučilišta u Torontu razvili su eksperimentalni pristup koji pomoću izmijenjene molekule tRNA zaobilazi prerani “stop-signal” u genetskoj poruci. U pokusima na stanicama, organoidima uzgojenima iz pacijentova tkiva i miševima pristup je obnovio proizvodnju punog proteina CFTR-a, čiji nedostatak uzrokuje dio slučajeva cistične fibroze.
Rezultati, objavljeni u časopisu Science, zasad su ograničeni na pretkliničke modele. Terapija još nije ispitana na ljudima i nije dostupna pacijentima. Rad je važan jer isti princip ne cilja samo jednu mutaciju: mogao bi se primijeniti na različite bolesti koje nastaju zbog iste pogreške u genetskoj poruci.
Kako mutacija zaustavlja izradu proteina
Da bi izgradila protein, stanica najprije prepisuje dio DNK u glasničku RNK, odnosno mRNA. Ribosom zatim čita mRNA i prema tom zapisu povezuje aminokiseline u lanac proteina. U nekim nasljednim bolestima mutacija uvodi prerani signal za zaustavljanje, takozvani stop-kodon. Ribosom tada prekida čitanje prije vremena, pa nastaje skraćeni protein koji ne može obavljati svoju funkciju ili se uopće ne proizvede.
Takve se promjene nazivaju nonsense mutacijama. Prema podacima Sveučilišta u Torontu, povezane su s približno 11 posto nasljednih genetskih poremećaja, odnosno s tisućama različitih bolesti. Zato bi se u klasičnom pristupu za svaku mutaciju razvijala zasebna terapija, čak i kada se isti tip pogreške pojavljuje u mnogim genima.
tRNA kao molekularni zaobilazni put
tRNA je kratka molekula koja u normalnoj sintezi proteina donosi određenu aminokiselinu do ribosoma. Kanadski je tim izmijenio njezin dio koji prepoznaje kodon, odnosno troznakovni zapis u mRNA. Tako oblikovana tRNA može prepoznati prerani stop-kodon i omogućiti ribosomu da nastavi čitati genetsku uputu.
Time se mutacija u DNK ne popravlja. Izmijenjena tRNA privremeno pomaže sustavu za izradu proteina da preskoči pogrešno postavljeni znak za zaustavljanje i proizvede puni protein. Upravo zato istraživači smatraju da bi se isti pristup mogao primijeniti na više gena i bolesti, a ne samo na jednu rijetku varijantu.
Testovi na stanicama, organoidima i miševima
Tim je pristup ispitao u stanicama dišnog epitela, modelima miševa i organoidima plućnog tkiva uzgojenima iz uzoraka pacijenata s cističnom fibrozom. Posebnu su pozornost posvetili načinu dostave. tRNA su upakirali u lipidne nanočestice, masne ovojnice koje mogu prenijeti molekulu do stanica pluća.
U tim su modelima stanice ponovno proizvodile puni CFTR, a dio njegove funkcije bio je obnovljen. Učinak se mogao kombinirati i s postojećim lijekovima za cističnu fibrozu, no takvu kombinaciju tek treba ispitati u daljnjim pokusima.
Kemijske izmjene trebale su povećati stabilnost i učinkovitost tRNA te smanjiti neželjenu aktivaciju urođenog imunosnog sustava. Dostava kroz pluća važna je jer bi se, ako pristup prođe daljnje provjere, terapija jednog dana mogla primjenjivati inhalacijom. Za sada je riječ tek o razvojnom cilju, a ne o potvrđenoj mogućnosti liječenja.
Što još treba provjeriti
Prije bilo kakvog ispitivanja na ljudima istraživači moraju pokazati da se terapija može sigurno i precizno dostaviti stanicama. Treba utvrditi koliko dugo izmijenjena tRNA ostaje aktivna, koliko bi se često doza morala ponavljati i izaziva li dugotrajna primjena upalnu reakciju. Važno je i provjeriti dovodi li zaobilaženje preranog stop-kodona do stvaranja neželjenih proteina.
Ovo nije lijek koji je već spreman za pacijente. Rezultati pokazuju da se zajednički mehanizam različitih genetskih poremećaja može ciljati jednom vrstom molekularnog alata, ali tek treba utvrditi može li se isti princip sigurno primijeniti u drugim tkivima i na drugim mutacijama.
Ako daljnji pokusi potvrde sigurnost i učinkovitost, tRNA bi mogla postati nova platforma genetske medicine. Ne bi mijenjala zapis u DNK, nego bi stanici pomogla da nastavi čitati uputu koju je mutacija prerano prekinula.
