Krajem avgusta 2018. godine u časopisu Science objavljen je rad tima sa Medicinskog instituta pri američkom Univerzitetu Teksas Southwestern u Dallasu (University of Texas Southwestern, Dallas), u kojem je ispitivano koliko je metoda editovanja DNK efikasna u slučajevima jednog oblika distrofije mišića – Duchenneove distrofije. Tim je predvodio Eric N. Olson, a u istraživanju su učestvovali i stručnjaci sa Laboratorije za komparativna istraživanja neuromuskularnih bolesti pri Kraljevskom veterinarskom koledžu u Londonu.
Tim Erica Olsona je još 2014. pokazao kako je jedna od tehnika editovanja („uređivanja“) DNK, poznata kao CRISPR, prilično efikasna u zamjeni mutiranog gena za protein distrofin kod miševa. Drugim riječima, ova genska terapija je u prilično visokom procentu mogla zamijeniti mutirani gen odgovoran za distrofiju kod miševa koji su genetičkim inženjeringom uzgojeni tako da imaju ovu nasljednu bolest. U radu iz 2018. godine, Olson je testirao gensku terapiju na životinjama znatno većim od miševa – na psima.
Naime, većina testiranja određenih lijekova, pa i genskih terapija, sprovodi se upravo na miševima ili nekim drugim malim životinjama, ali često rezultati mogu izostati na većim životinjama, što je znak da bi na ljudima primjena ovih terapija bila ili nedovoljno efikasna ili čak štetna. Stoga je, nakon preliminarnih rezultata istraživanja na malim životinjama često potrebno uraditi i korak dalje – testirati određeni protokol na većim sisarima, prije bilo kakvih eventualnih kliničkih testova na ljudima.
Mišićne distrofije su skupni naziv za niz oboljenja, vrlo često nasljednog karaktera, povezana sa promjenama u određenim genima (mutacije), a koje uzrokuju slabljenje i degradaciju mišića. Jedan od najčešćih oblika distrofije je Duchenneova mišićna distrofija (DMD), koju je prvi opisao francuski neurolog Guillaume-Benjamin-Amand Duchenne. Radi se o X-vezanom recesivnom tipu nasljeđivanja mutacije, što je veoma bitno za razumijevanja nasljeđivanja ove bolesti i potencijala za prenošenje mutacije. Naime, to znači da se gen, u ovom slučaju DMDgen, koji kodira protein distrofin, nalazi na X hromosomu, jednom od dva hromosoma koji su važni za određenje spola. Međutim, mi imamo dvije kopije istog hromosoma i na njima se nalaze iste vrste gena, ali ti hromosomimi mogu imati različite varijacije gena.
Kako se u slučaju ovog oblika distrofije radi o recesivnom oboljenju, to znači da, da bi se bolest ispoljila, na oba se hromosoma moraju nalaziti mutirane varijante DMDgena. Ukoliko se na jednom hromosomu nalazi mutirana, a na drugom zdrava verzija gena, osoba će biti samo nositelj mutacije i možda će je prenijeti na potomstvo, ali sama neće biti pogođena ovom nasljednom bolešću.
Međutim, sve ovo važi samo ukoliko se radi o osobama ženskog spola. Žene imaju dva X-hromosoma i tako nekako mogu „izbjeći“ ispoljavanje bolesti, ukoliko imaju bar jednu kopiju gena bez mutacije. Međutim, sa muškarcima je sasvim drugačije: muškarci imaju jedan X i jedan Y hromosom, a na Y hromosomu nema DMDgena. Ovo znači da muškarci ovise o samo jednoj kopiji gena i da, za razliku od žena, nemaju mogućnost kompenziranja nedostatka jedne kopije gena drugim, nemutiranim genom. Drugim riječima, ako su muškarci nasljedili mutiranu kopiju gena, imaće ovaj oblik distrofije. Ipak, čak i žene-nositelji mutacije mogu pokazivati simptome, u ovisnosti od inaktivacije jednog X-hromosoma u stanicama. Jedna od oko 3600 muških beba će imati DMD.
Jedna mala promjena u DMDgenu može uzrokovati potpunu odsutnost ili smanjenu sintezu proteina distrofina, koji vezuje skeletne mišiće za jednu vrstu matriksa van tkiva. Nedostatak distrofina mijenja metabolizam kalcijuma kroz staničnu membranu mišićnih stanica, a kalcijum je u svom jonskom obliku od izuzetne važnosti za funkcionalnost mišićnog tkiva.
Posljedice ove mutacije se očituju kroz nemogućnost obavljanja određenih motornih radnji, kroz umor i iscrpljenost, a dolazi i do zamjene mišićnog tkiva vezivnim, deformiteta skeleta poput skolioze, povećanja rizika za obolijevanje od određenih neurodegenerativnih oboljenja i pojave problema sa kognitivnim funkcijama.
Genska terapija je putem virusnog vektora data jednomjesečnim štencima rase beagle, koji su standardni model za ovaj tip distrofije kod pasa i zapravo najbliži Duchenneovoj distrofiji kod ljudi. Nakon 6 sedmica je putem biopsije mišića rađena procjena u kolikoj su se mjeri obnovili nivoi distrofina.
U istraživanju na psima, postignuti su visoki procenti efikasnosti genske terapije CRISPR tehnologijom: nivoi distrofina su obnovljeni u širokom dijapazonu - od svega 3% pa do čak 90%, što je ovisilo o tipu mišića. U srčanom mišiću procenat obnove ovog proteina je iznosio 92%. Stariji rad Olsonovog tima, na miševima, pokazao je da čak ne mora doći do potpune zamjene mutiranog gena zdravim, pa čak nije potrebno ni da dođe do zamjene u svim stanicama, da bi genska terapija bila uspješna. Testovi su pokazali da su nivoi distrofina kod miševa zahvaćenih poremećajem obnovljeni i da su skeletni mišići imali normalnu funkciju uprkos činjenici da je svega 17% stanica imalo ispravljen genetički materijal. Procijenjeno je da obnova distrofina u mišićima u nivou od oko svega 15% normalnog nivoa obezbjeđuje signifikantnu terapeutsku korist za osobe koje imaju DMD.
U izjavi za Glas Amerike BiH, Eric Olson kaže kako je bilo izuzetno važno testirati editovanje DNK CRISPR tehnologijom na većim životinja, prije prelaska na eventualne studije na ljudima. „Rezultati koje smo dobili su bili izuzetni i ohrabruju nas da idemo naprijed“, ističe Olson i naglašava kako bi idući koraci bili ići ka tome da se ova tehnologija učini dugoročno sigurnom. „Ako sve bude kako treba, mogu zamisliti testiranja na ljudima za nekoliko godina, ali pošto je metoda tako nova i moćna, oprez je esencijalan“, naglašava Olson.
Olsonov tim je, sa jednim od njegovih najboljih učenika, Chengzu Longom, početkom 2018. objavio rad u kojem su pokazali kako je moguće efikasno uraditi korekciju mutiranog gena odgovornog za DMD na stanicama ljudskog srčanog mišića u uslovima in vitro tj. u petrijevkama.
