Rozwój terapii genowych otwiera drogę do nowych możliwości leczenia
Terapie genowe należą do najbardziej obiecujących metod leczenia wielu schorzeń, w tym zaburzeń genetycznych i nowotworów. Ich mechanizm działania opiera się na dostarczaniu materiału genetycznego do docelowej komórki w celu zastąpienia lub dezaktywacji genu powodującego chorobę lub wprowadzenia zmodyfikowanych genów w celu leczenia danego schorzenia. Ta dziedzina badań jest jednak wciąż stosunkowo nowa, a badacze nadal stawiają czoła wielu wyzwaniom. Większość genów leczniczych dostarczanych do komórek gromadzi się w przedziałach komórkowych zwanych endosomami, gdzie ulegają rozkładowi i degradacji. „Normalnie funkcjonująca komórka rozkłada wszystkie substancje, które trafiają do jej wnętrza", wyjaśnia Hendrik Fuchs, koordynator projektu ENDOSCAPE z Charité - Szpitala Uniwersyteckiego w Berlinie. „To stanowi pewien problem, bo gdy dostarczamy do komórek lecznicze geny, chcemy wprowadzić je w całości”.
Hodowla cząsteczek endosomalnych wspomagających ucieczkę
Kluczowym celem projektu ENDOSCAPE było znalezienie sposobów na umożliwienie wprowadzonym genom ucieczki z endosomów i zapewnienie pacjentom bezpiecznych, ukierunkowanych terapii genowych. W tym celu zespół projektowy postanowił wykorzystać endosomalne cząsteczki wspomagające proces ucieczki, które kilka lat temu zostały odkryte i wyizolowane z korzeni roślin. Badacze projektu dostrzegli potencjał łączenia tych cząsteczek w celu opracowywania ukierunkowanych i skutecznych terapii genowych. Część prac dotyczyła określania idealnych warunków do hodowli tych cząsteczek, ich wytwarzania w laboratorium i ustanowienia niezawodnego łańcucha dostaw.
Rusztowania molekularne na potrzeby terapii genowej
Nowe cząsteczki wspomagające ucieczkę zostały następnie włączone do molekularnych rusztowań. „DNA ulega degradacji po wstrzyknięciu bezpośrednio do organizmu, dlatego wymaga ochrony”, wyjaśnia Fuchs. „W ramach prac osiągnęliśmy to dzięki dodatnio naładowanym cząsteczkom, które otaczają ujemnie naładowane fragmenty DNA”. W ramach projektu ENDOSCAPE badacze wskazali nowe substancje, z których można budować tego rodzaju rusztowania, Substancje te umożliwiały także przenoszenie komórek endosomalnych i cząsteczek ukierunkowujących lub ligandów. „Nasz pomysł opierał się na połączeniu wszystkich elementów w jednej cząsteczce”, mówi Fuchs. Zespół projektowy uznał, że włączenie endosomalnych wzmacniaczy ucieczki do cząsteczki dostarczającej umożliwiło znaczne zmniejszenie dawki aktywnych związków ze względu na ograniczenie ich rozkładu przez komórkę docelową. Takie rozwiązanie może zmniejszyć ryzyko wystąpienia niepożądanych skutków ubocznych u pacjentów. Wyzwaniem pozostawało jednak zapewnienie, że rusztowania łączące wszystkie te cząsteczki trafią w całości do komórek. „Istnieje maksymalna wielkość cząstek, które mogą trafić do komórek”, wyjaśnia Fuchs. „Chociaż wykazaliśmy, że opracowane przez nas rozwiązanie działa, problem ukierunkowanego dostarczania leków nadal wymaga kompleksowego rozwiązania. Minie jeszcze kilka lat, zanim nasze rozwiązania trafią do szpitali i pacjentów".
Najnowocześniejsze techniki medyczne
Obecnie jedyną dostępną opcją jest wykorzystanie wirusów do dostarczania genów. Cały proces jest niezwykle kosztowny – pojedynczy zabieg może kosztować miliony euro. Co więcej, bardzo często można podjąć tylko jedną próbę leczenia, ponieważ układ odpornościowy pacjenta uodparnia go na przyszłe zabiegi. „Właśnie dlatego bezpieczne i skuteczne terapie niewirusowe mogą obniżyć koszty opieki zdrowotnej i przynieść korzyści większej grupie pacjentów", mówi Fuchs. Rozwiązania opracowane w ramach projektu ENDOSCAPE pomogą zapewnić Unii Europejskiej czołową pozycję na polu rozwoju tych technik.
Słowa kluczowe
ENDOSCAPE, gen, choroby, rak, nowotwór, endosomy, DNA, medyczny, wirusowy
