Kaip genų nutildymas gali padėti išgydyti

Gebėjimas selektyviai nutildyti genus naudojant techniką, vadinamą RNR trukdžiais (RNAi), sukėlė revoliuciją biologijoje. Kai tyrėjai ląstelei laboratorijoje pateiks konkretaus geno dvigrandę RNR kopiją, ląstelė neleis išreikšti savo gimtosios to geno kopijos. Tyrėjai dabar gali ištirti bet kurio geno funkciją, nutildydami jį RNAi, o tada stebėdami, kaip paveikiamos ląstelės operacijos. Šiuo metu klinikiniai tyrimai yra pagrįsti terapijos metodais, kuriais siekiama kovoti su tokiomis ligomis kaip geltonosios dėmės degeneracija (žr. RNAi terapijos vystymas ).

Pirmieji RNR trukdžius atrado Andrew Fire ir Craigas Mello dirbdami su C. elegans kirmėlėmis, kaip parodyta aukščiau. (Kreditas: James King-Holmes / Science Photo Library)

RNAi pirmą kartą petunijų augaluose pastebėjo 1990 m. DNA Plant Technology Corporation mokslininkai Oklande, Kalifornijoje, tačiau tuo metu jie nežinojo, kaip ir kodėl tai atsitiko. 1998 metais mokslininkai vadovaujami Andrius Ugnis , dabar Stanfordo medicinos mokyklos patologijos ir genetikos profesorius, ir Craigas Mello , dabar Masačusetso universiteto medicinos mokyklos molekulinės medicinos profesorius, apibūdino genų nutildymo mechanizmą. Jų kruopštūs eksperimentai su kirmėlėmis parodė, kad dvigrandė RNR yra pagrindinis veikėjas. Buvo daug nepaaiškinamų reiškinių, kuriuos pradėjome dėlioti kaip galvosūkį, kuris atrodė kaip grynai RNR istorija, sako Fire. Pora laimėjo 2006 m. Nobelio fiziologijos ar medicinos premija už jų 1998 m. darbą su RNAi.

RNRi atsiranda natūraliai, teigia Fire, ir yra vienas iš ląstelių įrankių genų ekspresijai reguliuoti. Atrodo, kad šis reiškinys vaidina svarbų vaidmenį kovojant su virusinėmis infekcijomis ir taip pat gali būti susijęs su molekuliniais pokyčiais, dėl kurių ląstelės tampa vėžinėmis. Technologijų apžvalga kalbėjosi su Andrew Fire apie RNR potencialą terapijoje ir apie jo dabartinį darbą, kaip genų nutildymas yra susijęs su tokiomis ligomis kaip vėžys.

Technologijų apžvalga : Apskritai, kaip veikia RNR trukdžiai?

Andrew Fire: Mechanizmas iš esmės apima atpažinimą ir atsaką. Kai ląstelė mato dvigrandę RNR, jos pirmasis atsakas yra susmulkinti ją į bitus, o tai suprantama, atsižvelgiant į tai, kad dvigrandė RNR yra būdinga struktūra, kai virusai dauginasi. Jei ląstelė tai mato, verta ją susmulkinti. Tačiau ląstelė žengia vieną žingsnį toliau. Ji ne tik nori susmulkinti daiktus, bet ir nori eiti ir rasti bet ką, kas atrodo taip, jei jai trūksta kokios nors RNR, kuri atsidūrė vienagrande (ląstelė nėra taip paprasta). laiko atpažinti kenksmingą viengrandę RNR). Taigi ląstelė paima susmulkintas RNR dalis ir ieško panašių dalykų. Jei ką nors randa, tai susmulkina. Tai ne tik susmulkina grėsmę keliančią molekulę, bet ir naudoja šią informaciją ieškodama panašių dalykų, kad įsitikintų, jog jos nenukentės seka, gaunama iš dvigrandinės RNR – dvigrandės RNR. yra indikatorius ląstelei, kad RNR molekulė replikuojasi, nes tada ji pereis į dvigrandę formą.

RNAi terapijos vystymas
Liga Raidos stadijaĮmonėDidės dėmės degeneracija Pradedantys II fazės klinikinius tyrimus šiais metaisSirna, AštrumasKvėpavimo takų sincitinis virusas (Plaučių infekcija)Patekimas į II fazės klinikinius tyrimusAlnylam Virusinis hepatitas Paraiškos pateikimas klinikiniams tyrimams pradėtiSirnaParkinsono liga Ikiklinikiniai tyrimaiAlnylam

VAIKAI : Ar manote, kad RNR trukdžiai atsirado kaip būdas kovoti su virusais?

APIE : Dauguma šios srities žmonių priimtų pasiūlymą – iš pradžių gamyklose dirbančių žmonių, o ne mes – kad tai yra antivirusinė sistema. Tai šiek tiek mažiau aišku žinduolių sistemose, bet manau, kad tai taip pat bus tiesa. Viena iš visos [RNAi] sistemos funkcijų yra antivirusinė, bet tikriausiai yra ir kitų funkcijų, ir mes norėtume sužinoti apie tas funkcijas kirminuose.

VAIKAI : Ar dalyvaujate kuriame nors iš startuolių, kuriančių RNR trukdžių terapiją?

APIE : Tik kaip palinksmintas. Aš neturiu jokio tiesioginio ryšio, bet pažįstu daugybę žmonių iš Alynylam, Sirna, Isis ir dar kelių susijusių įmonių. Man patiko juos žiūrėti. Žmonės, dalyvaujantys tose įmonėse, labai atsargiai žiūrėjo į tai, ką sako, nes neaišku, ar tai pavyks kitais metais, ar veiks pirmasis, ar penkioliktasis bandymas, kiek kartų turėsime grįžti į Laboratorijoje bet kuriam tikslui ar bet kokiai konkrečiai ligai pritaikyti, kad iš tikrųjų viską išsiaiškintumėte. Manau, tiek techninė pusė, tiek finansininkai žino, kad tai turi būti ilgalaikis projektas, kuris gali duoti vaisių trumpuoju laikotarpiu, bet greičiausiai tai bus kažkas, kas veiks ilgalaikėje perspektyvoje.

Principas labai geras. Jei pavyktų pasiekti RNR, galėtumėte turėti tikrai puikių terapinių priemonių. Ne todėl, kad galėtum išgydyti viską, ne kad viskas veiktų puikiai, bet yra dalykų. Pristatymas yra pagrindinė problema visame pasaulyje. Yra atlikta keletas gerų kūrybinių darbų, tačiau kiekvieną kartą, kai išrandama nauja pristatymo sistema ar net atliekama modifikacija, reikia atlikti savo klinikinius veiksmingumo, saugumo ir specifiškumo tyrimus. Dėl to darbas iš prigimties nėra tiesioginis. Tai nereiškia, kad kai kurie pradiniai bandymai, kurie vyksta, nebus sėkmingi, bet manau, kad visi tikimės, kad jų bus daugiau.

VAIKAI : Ką tu dabar dirbi?

APIE : Mes dirbame su pagrindiniais nutildymo mechanizmais mūsų mėgstamiausiame modelyje, kuris vis dar yra kirminas, ir kaip tie mechanizmai reguliuojami ir ką jie daro pačiam organizmui. [Mes taip pat ieškome] genų nutildymo įvykių sergant ligomis. Čia [Stanforde] yra žmonių, kurie turi daug žinių apie įvairias normalių ir sergančių audinių detales ir kur galime ieškoti konkrečių atvejų, kai liga ir optimalus gydymas koreliuoja su genų slopinimo mechanizmo įsitraukimu. Mes stengiamės konkrečiais atvejais išsiaiškinti, kaip [audinio savybės] koreliuoja su genų nutildymo mechanizmo įsitraukimu. Tikimės, kad pabandytume rasti pavyzdžių, kaip suprasti, kas vyksta, ir rasti atvejų, kai galime vadovautis terapija arba priimti protingus [gydymo] sprendimus, ypač dėl navikų, pagrįstų tam tikrų audinių molekulinėmis savybėmis.

VAIKAI : Ar galite pateikti pavyzdį ligos, su kuria susijęs genų nutildymas?

APIE : Vėžys iš tikrųjų yra pagrindinis žaidėjas šioje srityje. Vėžiu sergant nutildoma daugybė genų; tai jau seniai žinoma. Atrodo, kad tai susiję su mažais RNR priklausomais mechanizmais. Kai kurie nutildomi genai yra susiję su ląstelių ciklo kontrolė: jei nutildote tuos genus, atsiranda ląstelių, kurios gali tapti piktybinėmis. Tai daugelio smūgių reiškinys; yra daug skirtingų vėžio ląstelių genetinių galimybių pokyčių. Iš preliminarių rezultatų kitur atrodo, kad kai kurie pokyčiai gali būti susiję su mažomis RNR.

VAIKAI : Ar jūsų darbas dėl genų nutildymo lytinėse ląstelėse turi kokių nors pritaikymų kamieninių ląstelių tyrimams?

APIE Atrodo, kad lytinėms ląstelėms [iš kurių susidaro spermatozoidai ir kiaušialąstės] reikia išlaikyti savo veiklą remiantis tam tikrais vidiniais mechanizmais, panašiais į kamieninių ląstelių mechanizmus. Atrodo, kad RNAi mechanizmai yra susiję su tuo, bet niekas nežino, kaip tas ryšys užmezgamas. Yra keletas įdomių ryšių tarp RNR reguliavimo srities ir kamieninių ląstelių tyrimų. Labai domisi suaugusiųjų kamieninėmis ląstelėmis ir tuo, kaip RNRi gali būti panaudota joms suprasti arba pradėti atskirti už jų funkciją atsakingus mechanizmus.

paslėpti