Az új CRISPR technológia pontosan szállítja az RNS-t a sérült agysejtek javításához
Amikor a testünkben egy idegsejt megsérül, az RNS szegmensei olyan fehérjéket termelnek, amelyek segítenek a sérült rész helyreállításában. Azonban olyan idegrendszeri rendellenességek esetén, mint az ALS, a gerincizom-sorvadás, vagy a gerincvelő-sérülések, a sejten belül az életfontosságú RNS-t a sérült helyekre szállító mechanizmusok meghibásodnak. Ennek eredményeként az RNS-molekulák nem jutnak el oda, ahol szükség van rájuk, ezért a károsodás véglegessé válik.
A Stanford kutatói kifejlesztettek egy technológiát, amely az RNS-t a neuronon belül meghatározott helyekre szállítja, ahol az javíthatja, sőt újjá is növesztheti a sejt részeit. Ez a munka alapját képezi egy új terápiás osztálynak, amelyet a kutatók térbeli RNS-gyógyászatnak neveznek, és amelytől reményeik szerint neurológiai betegségek és traumás sérülések kezelésére is alkalmazható gyógymódok születnek. „Először sikerült kihasználnunk a CRISPR technológia erejét egy pontos térbeli irányítószám létrehozásához, amely az RNS-molekulákat pontosan oda szállítja a sejtekben, ahol szükség van rájuk” – mondta Stanley Qi, a biotechnológia docense, a Nature folyóiratban megjelent cikk vezető szerzője.
Qi és kollégái a CRISPR génszerkesztő eszköz egy változatát, a CRISPR-Cas13-at használták az egyes RNS-darabok megcélzásához (ellentétben a szélesebb körben ismert CRISPR-Cas9-cel, amely a DNS-t célozza meg). A CRISPR-t általában a genetikai kód felvágására és szerkesztésére használják, de ebben az esetben a kutatók nem akartak változtatásokat végrehajtani. Egyszerűen csak a meglévő RNS-t akarták áthelyezni a sejtben. „A Cas13 elsősorban ollóként működik, de mi úgy alakítottuk át, hogy inkább postásként működjön” – mondta Qi. „Így meg tudjuk mondani neki, hogy vigye az RNS-t egy pontos helyről egy másikra.”
A kutatók a Cas13-at olyan speciális lokalizációs jelekkel párosították, amelyek címként szolgálnak, és megmondják a Cas13-nak, hová kell szállítania az RNS-t. A sejten belül minden helynek megvan a saját címmolekulája, így a kutatók különböző molekulák hozzáadásával különböző helyekre irányíthatják az RNS-t.
Qi és kollégái CRISPR-TO névre keresztelt technológiájukat felhasználva több tucat RNS-darabot vizsgáltak meg, hogy kiderítsék, van-e közöttük olyan, amely elősegíti az idegsejtek növekedését. CRISPR-TO-t adtak egéragy neuronjaihoz egy Petri-csészében, ahol az RNS-molekulákat a neuritok csúcsaira szállította – ezek ujjszerű nyúlványok, amelyek szinapszisokat képeznek és összekötik a többi neuront. Több ígéretes jelöltet találtak, köztük egy olyan RNS-molekulát, amely 24 óra alatt 50%-kal növelte a neuritok növekedését.
„Egyre több olyan RNS-célpontot fedezünk fel, amelyek elősegíthetik a neuritok növekedését és regenerálódását” – mondta Mengting Han, Qi laboratóriumának posztdoktori kutatója és a cikk vezető szerzője. „Új eszközt adtunk a CRISPR eszköztárhoz, amellyel szabályozhatjuk az RNS lokalizációját a sejten belül. Ez korábban még soha nem sikerült, és ami még fontosabb, új terápiás irányokat nyit a neurodegeneratív betegségek kezelésében.”
A kutatók a CRISPR-TO-t további RNS-molekulák vizsgálatára használják, hogy meghatározzák, melyek lesznek a leghatékonyabbak az egerek agyában, valamint az emberi idegsejtekben a sérült idegsejtek helyreállításában. „Most kezdjük megérteni, hogy az RNS térbeli szerveződése hogyan járul hozzá az agy helyreállításához” – mondta Qi. „Reméljük, hogy technológiánk segít kideríteni, mely RNS-ek lesznek a legfontosabbak a jobb terápiák kifejlesztésében.”