Lekarstwo dla osób urodzonych z wyniszczającymi dziedzicznymi zaburzeniami znanymi jako choroby mitochondrialne jest teraz o krok bliżej po przełomowym odkryciu.
Duża grupa naukowców – w tym zespoły z Oregon Health & Science University w Portland oraz Instytutu Badań Biologicznych Salk w La Jolla, Kalifornia – z powodzeniem przekształciła komórki skóry od pacjentów z chorobami mitochondrialnymi w wolne od choroby komórki macierzyste.
W czasopiśmie opisują, w jaki sposób opracowali i przetestowali dwie różne, ale uzupełniające metody reprogramowania komórek, aby wytworzyć wolne od mutacji linie komórek macierzystych od pacjentów z chorobami mitochondrialnymi.
Chodzi o to, że komórki macierzyste można następnie wykorzystać do wytworzenia zdrowych komórek serca, mózgu, mięśni oraz oczu.
Jednakże, dopóki technologia komórek macierzystych nie będzie wystarczająco bezpieczna do przeszczepienia pacjentom, w krótkim okresie metody te będą prawdopodobnie ograniczone do badań.
Starszy autor Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor w Gene’s Laboratory, podkreślił, że metody te będą wielkim dobrodziejstwem dla podstawowych badań. Pomogą naukowcom w dokładniejszym zbadaniu różnic między komórkami z mutacjami mitochondriów a zdrowymi komórkami.
Szacuje się, że około 1 na 4000 osób cierpi na chorobę mitochondrialną, grupę dziedzicznych, przewlekłych chorób, które powstają w wyniku jednej z 200 mutacji w DNA mitochondrialnym, przekazywanych od matki do dziecka. Choroby te mogą występować w momencie narodzin lub rozwijać się w późniejszym życiu.
Mitochondria to małe organelle wewnątrz komórek, które wytwarzają energię z pożywienia. Posiadają własne DNA, które różni się od DNAnasienia i pochodzi tylko z jaja.
Mutacje w mitochondrialnym DNA sprawiają, że komórki nie mają wystarczającej ilości energii, aby rozwijać się i funkcjonować prawidłowo. Prowadzi to do postępującej, ciężkiej fizycznej, rozwojowej i poznawczej niepełnosprawności, z objawami obejmującymi słaby wzrost, osłabienie mięśni, ból, utratę koordynacji, drgawki, ślepotę, utratę słuchu, trudności w uczeniu się i niewydolność narządów.
Istnieją zabiegi, które mogą złagodzić niektóre z objawów lub spowolnić postępy w chorobach mitochondrialnych, ale jak dotąd żaden z nich nie może ich wyleczyć.
Na początku tego roku Wielka Brytania podjęła decyzję zezwalającą na tworzenie embrionów od trzech osób, co uniemożliwiłoby dzieciom zrodzenie się z chorobą mitochondrialną, ale nie pomoże osobom, które już mają tę chorobę.
Dwa sposoby tworzenia komórek macierzystych wolnych od zmutowanego DNA mitochondrialnego
Aby wytworzyć zdrowe komórki macierzyste wolne od zmutowanego DNA mitochondrialnego, naukowcy opracowali dwie techniki.
Obie metody wykorzystywały próbki skóry od pacjentów z mitochondrialną encefalomiopatią lub zespołem Leigha – ciężkimi chorobami mitochondrialnymi, które wpływają na mózg i mięśnie.
W przypadku pierwszej metody zespół zastosował standardowy sposób przekształcania komórek skóry w komórki pluripotencjalne – komórki, które mogą być przekształcone w dowolny typ komórki w ciele.
Ze względu na naturę chorób mitochondrialnych, nie wszystkie mitochondria w komórkach są dotknięte w tym samym stopniu. Istnieje szansa, że niektóre nie będą miały wadliwego DNA. Oznacza to, że w procesie generowania nowych komórek istnieje szansa, że niektóre z nich będą wolne od chorobowych mitochondriów.
Pozwala to naukowcom na wyłapanie 100% zdrowych komórek macierzystych – wolnych od wad mitochondrialnych – od tych generowanych dla danego pacjenta.
Jednak to podejście może nie działać dla każdego pacjenta. Niektóre osoby mogą nie mieć komórek z wystarczającą ilością mitochondriów wolnych od mutacji.
Zespół pracował nad drugim podejściem – podobnym do wymiany mitochondriów – wykorzystując komórki jajowe od dawcy. Jądro komórki skóry pacjenta jest przenoszone do komórki jajowej dawcy z zdrowymi mitochondriami. Nowa komórka jajowa jest następnie używana do tworzenia pluripotencjalnych komórek macierzystych.
Kiedy to zrobili, zespół odkrył, że zdrowe mitochondria przejęły kontrolę, a zdrowe, genetycznie podobne komórki od pacjenta zostały pomyślnie wygenerowane.
Współautor Jun Wu, pracownik naukowy w laboratorium prof. Izpisua Belmonte, podsumował swoje odkrycia:
«W obu przypadkach chodzi o to, że mamy zdrowe komórki macierzyste i wiemy, jak wielojądrzaste komórki macierzyste są przekształcane w różne typy komórek, które mogą stworzyć dowolny typ komórki w ciele.»
Na początku bieżącego roku zespół Salk Institute po raz pierwszy z sukcesem zademonstrował, jak technika edycji mitochondrialnego DNA powstrzymała rozwój ludzkiej mitochondrialnej choroby od samic myszy do ich potomstwa.
Prof. Izpisua Belmonte powiedział, że leczenie może być potencjalnie wdrożone w klinikach IVF jako pojedyncze wstrzyknięcie do komórek jajowych matki lub wczesnych zarodków. Ponieważ nie wykorzystuje DNA dawcy, powinno to prowadzić do bezpieczniejszego, prostszego i bardziej etycznego podejścia niż terapia trójskładnikowa w terapii zastępczej mitochondrialnej.
Aktualne badania i nowe perspektywy
W 2024 roku badania nad chorobami mitochondrialnymi przyspieszają, a nowe terapie są w fazie testów klinicznych. Ostatnie osiągnięcia w zakresie edycji genów, takie jak CRISPR, otwierają nowe możliwości interwencji w mutacje mitochondrialne. W badaniach obserwuje się również rosnące zainteresowanie zastosowaniem terapii komórkowej jako alternatywy dla tradycyjnych metod leczenia.
Najnowsze dane wskazują, że w przypadku niektórych pacjentów, wczesne wprowadzenie terapii komórkowej może znacząco poprawić jakość życia i wydolność organizmu. W badaniach klinicznych zaobserwowano, że pacjenci, którzy otrzymali komórki macierzyste, wykazują poprawę funkcji mięśniowych i neurologicznych w porównaniu do grupy kontrolnej.
Te innowacje w terapii komórkowej i genowej mogą zrewolucjonizować podejście do leczenia chorób mitochondrialnych, oferując pacjentom nowe nadzieje na życie bez ograniczeń. Jak zawsze, kluczowym aspektem tych badań będzie zapewnienie bezpieczeństwa i skuteczności nowych terapii.
