Naděje na léčbu dědičné hluchoty: vědcům se povedlo vymazáním vadného genu zachovat sluch u myší
Dokážeme v budoucnu zabránit geneticky zaviněné hluchotě? Výzkum na myších, který provedli vědci z amerického Marylandu, naznačuje, že ano. Povedlo se jim totiž jedinou injekcí vyřadit vadný gen, který způsobuje ztrátu vláskových buněk ve vnitřním uchu, a zařídit tak, že myši nepřišly o sluch. Práce byla publikována v časopise Nature.
Každé dvě až tři děti z tisíce se narodí s vadou sluchu na jednom nebo obou uších, uvádí americký National Institute on Deafness and Other Communication Disorders. Problémy se sluchem pak má dokonce 15 procent dospělých. Podle Centra pro kontrolu nemocí a prevenci (CDC) je celých 50 až 60 procent případů ztráty sluchu u dětí dáno genetickými faktory, tedy mutací genů zodpovídajících za správné fungování sluchu. Kolem dvaceti procent zmutovaných genů způsobujících hluchotu jsou přitom dominantní, takže „převálcují“ zdravou mutaci od druhého rodiče. Vědci se proto pustili do experimentování s metodami editování genomu v naději, že se jim povede špatné geny zlikvidovat a zabránit tak nástupu hluchoty.
Aby zamezili ztrátě sluchu u myší, použili vědci nejmodernější metody editování genomu vůbec poprvé. V marylandském Howard Hughes Medical Institute sáhli po editovací technologii CRISPR-Cas9 a na myších modelech se pokusili odstranit vadný gen způsobující ztrátu sluchu.
„Doufáme, že jednoho dne se práce dostane do vývoje léčby některých forem geneticky způsobené hluchoty u lidí,“ říká podle Medical News Today vědec pracující na studii David Liu.
Mohlo by vás zajímat
Jak poznat špatný gen
Jeden z genů, který zodpovídá za sluch, se jmenuje Tmc1. Mutace tohoto genu přitom mohou vést k hluchotě tak, že spustí ztrátu vláskových buněk v hlemýždi, který je součástí vnitřního ucha. Tyto vláskové buňky hrají důležitou roli – zachycují totiž vibrace a komunikují s mozkovými buňkami, čímž umožňují vnímání. Pokud tedy dítě zdědí zmutovanou formu Tmc1, bude postiženo postupnou ztrátou sluchu. První příznaky se obvykle objevují do deseti let, přičemž během dalších deseti až patnácti let dochází k těžké hluchotě. Protože ale postižení obvykle zdědí i zdravý gen od druhého rodiče, rozhodli se vědci zkusit léčbu „vymazáním“ špatného genu.
Zmutovaný Tmc1 způsobuje postupnou ztrátu sluchu nejen u lidí, ale i u myší. Právě to umožnilo Davidu Liuovi a jeho týmu použít ve výzkumu myší modely. Vědci u nich aplikovali technologii CRISPR-Cas9, která dovoluje přesně zasáhnout do DNA. Jak to funguje? Cas9 je enzym, který může být použit jako nástroj k odstranění kopií genu z genomu. Liu a jeho tým ovšem narazili na to, jak přimět Cas9, aby odřízl pouze zmutovanou kopii Tmc1 a zabránil tak narušení zdravé kopie. Zmutovaná a zdravá kopie se totiž liší jen v jednom jediném bodě, takže je pro enzym těžké je rozpoznat.
Vědci nakonec zvolili řešení, kdy Cas9 i naváděcí RNA, která ho řídí, zabalili do pouzdra na bázi lipidů, což je metoda, kterou už Liu a další vědci popsali dříve. Takto zabalený Cas9 je efektivnější, protože snáze najde cestu ke kopii genu, na kterou je cílen, a snižuje tak riziko dlouhého otálení a střetu s jinými částmi DNA. Zabalený Cas9 i s naváděcí RNA tak vědci injekčně vpravili do hlemýždě novorozené myši s vadnou kopií genu Tmc1. Výsledek? Po osmi týdnech zůstaly vláskové buňky vesměs nepoškozené a skoro k nerozeznání od zdravých jedinců. Oproti tomu zvířata, která proces nepodstoupila, ztratila buňky ve velkém rozsahu.
Naděje pro léčbu dalších forem dědičné hluchoty?
Liu a jeho kolegové za použití elektrod otestovali, jak myši slyší – monitorovali mozkovou aktivitu v oblastech odpovědných za zpracování sluchových podnětů. Zjistili, že zvířata, u nichž nebyl použit CRISPR-Cas9, potřebovala mnohem hlasitější stimuly k tomu, aby zareagovala. Zhruba za čtyři týdny po zákroku byly léčené myši schopny vnímat zvuky o 15 decibelů tišší než jejich protějšky, které metodu neabsolvovaly. „To je zhruba rozdíl mezi tichou konverzací a drtičem odpadků,“ konstatuje Liu.
Přestože metoda ještě nemůže být použita u lidí, vědci doufají, že v budoucnu pomůže zabránit ztrátě sluchu u mnoha pacientů s dědičnými rizikovými faktory. Podle Liua by terapie měla být aplikována během dětství, aby zabránila ztrátě buněk, co nejdříve to půjde – jakmile totiž jednou dojde k poškození, je obvykle nevratné. „Obecně se předpokládá, že jakmile jednou vláskové buňky ztratíte, je těžké je získat zpět,“ dodává Liu, který by nyní chtěl metodu vyzkoušet na větších zvířatech, aby zjistil, zda je bezpečná a efektivní.
„Existuje více než stovka různých genů, které mohou způsobit dětskou hluchotu, ale nemáme léčbu, abychom kterékoliv z nich dokázali modifikovat a zabránit tak ztrátě sluchu. Proto je výzkum ukazující, že za využití jednoho proteinu je možné umlčet gen zodpovědný za ztrátu sluchu u myší, tak důležitý pro ty, kdo hledají léčbu. Přístup by mohl být použit k modifikaci dalších genů způsobujících hluchotu, ačkoliv je se nejvíc hodí pro progresivní formy hluchoty, které se začnou rozvíjet po narození,“ říká podle Daily Mail Ralph Holme, ředitel výzkumu Action on Hearing Loss.
-mk-
Michaela Koubová
