Memperbaiki gen yang menyebabkan penyakit sel sabit

Ringkasan

• Para penyelidik merawat penyakit sel sabit pada tikus dengan mengedit secara langsung gen hemoglobin yang cacat yang menyebabkan penyakit ini.
• Penemuan ini boleh menyebabkan rawatan satu kali untuk penyakit sel sabit dengan kesan sampingan yang lebih sedikit daripada kaedah rawatan lain dalam pembangunan.

Penyakit sel sickle (SCD) adalah gangguan genetik yang disebabkan oleh mutasi pada kedua salinan gen HBB seseorang. Gen ini menyandikan komponen hemoglobin, yang merupakan protein yang membawa oksigen dalam sel darah merah. Mutasi tersebut menyebabkan molekul hemoglobin melekat bersama, mewujudkan sel darah merah berbentuk sabit. Proses ini boleh menyebabkan pecah sel darah, anemia, sakit berulang, kekurangan imun, kerosakan organ, dan kematian awal. Pemindahan sumsum tulang dapat menyembuhkan SCD, tetapi penderma yang sesuai sukar didapat. Prosedur pemindahan juga membawa risiko kesan sampingan yang berbahaya.

Beberapa kaedah rawatan baru untuk penyakit sel sabit sedang dikembangkan. Kaedah ini melibatkan penyuntingan gen sel sumsum tulang pesakit sendiri untuk menghasilkan hemoglobin yang berfungsi normal. Kaedah rawatan ini mengelakkan risiko yang berkaitan dengan pemindahan sumsum tulang. Tetapi kaedah ini juga membawa risiko mereka sendiri kerana ia melibatkan memperkenalkan DNA baru dan melepaskan helai DNA yang ada.

Pasukan penyelidik, yang diketuai oleh Dr. David Liu di Institut Luas dan Dr. Mitchell Weiss dan Dr. Jonathan Yen di Hospital Kanak-kanak St. Jude di AS, mengembangkan kaedah yang dapat mengelakkan beberapa risiko pendekatan penyuntingan gen lain. Kaedah ini menggunakan teknik molekul yang disebut penyuntingan asas, yang mengubah satu huruf genom tanpa memotong DNA apa pun.

Dalam penyakit sel sabit, T menggantikan A di lokasi utama gen HBB. Walaupun penyuntingan asas tidak dapat membalikkan perubahan ini, ia dapat mengubah T menjadi C sebagai gantinya. Tindakan ini menghasilkan varian hemoglobin yang tidak berlaku secara semula jadi yang disebut Hb-Makassar. Para penyelidik merancang alat molekul yang disebut editor pangkalan adenin, yang mengenali bahagian gen yang bermutasi dan mengubah T menjadi C.

Para penyelidik menggunakan editor dasar adenin pada sel stem pembentuk darah dari pesakit SCD manusia. Hingga 80% sel mempunyai gen hemoglobin sel sabit yang ditukar menjadi varian Makassar. Untuk ujian, pasukan itu memindahkan sel manusia yang diedit ke model SCD tetikus. Pada 16 minggu selepas transplantasi, 68% sel stem yang berasal dari penderma mempunyai gen HBB yang diedit ke Hb-Makassar. Sel darah merah yang berasal dari sel induk ini telah mengurangkan sabit.

Oleh kerana sel darah merah manusia tidak dapat bertahan pada tikus cukup lama untuk ujian yang luas, pasukan seterusnya mengambil sel induk dari model SCD tikus, mengeditnya, dan mentransplantasikan sel yang diedit ke dalam set tikus yang lain. Selepas 16 minggu, varian Makassar membentuk hampir 80% hemoglobin pada tikus penerima. Tikus kawalan yang menerima sel yang tidak diedit mempunyai gejala SCD yang khas: anemia, jumlah sel darah yang tidak normal, sel darah merah berbentuk sabit, dan limpa yang membesar. Tikus yang diberi sel induk yang diedit mengalami peningkatan gejala.

Para penyelidik mengambil sumsum tulang dari tikus yang telah menerima sel induk yang disunting dan memindahkannya ke dalam set tikus baru. Penerima baru mempunyai jumlah sel darah yang sihat, mengesahkan ketahanan penyuntingan gen. Para penyelidik seterusnya menetapkan bahawa menyunting sekurang-kurangnya 20% salinan gen SCD sudah cukup untuk mengekalkan ukuran darah yang sihat. Mereka tidak mengesan kesan sampingan pada tikus dari proses penyuntingan gen.

“Pendekatan ini menawarkan janji sebagai dasar perawatan satu kali, atau mungkin juga penyembuhan satu kali, untuk penyakit sel sabit,” kata Liu.

Pasukan ini kini berusaha untuk mengembangkan konsep lebih jauh, dengan tujuan akhirnya mencapai pesakit.