Gebėjimas pakeisti arba užkirsti kelią klaidingų genų ekspresijai smegenyse gali būti panaudotas kaip galingas vaistas nuo neurodegeneracinės ligos. Tačiau gyvų smegenų molekuliniai pagrindai vis dar iš esmės nepasiekiami, o tai trukdo tokių perspektyvių terapijų pažangai.
Galimos smegenų tyrimo parinktys nėra visiškai tinkamos užduotims. Veiksmingiausias būdas įrašyti molekulinę informaciją iš kelių genų yra biopsija ⎯ invazinė, didelės rizikos procedūra.
Šiandien paskelbtas tyrimas Mokslo pažanga aprašo naują technologiją, kurią sukūrė bioinžinieriaus Jerzy Szablowskio Rice universiteto laboratorija, kuri galėtų pakeisti smegenų genų terapiją. Naujasis neinvazinis įrankis, vadinamas „žymenų atkūrimu per InSonation”, arba REMIS, gali matuoti genų terapijos arba endogeninių genų ekspresiją tam tikruose smegenų regionuose.
„Mūsų ribotas gebėjimas išmatuoti genų ekspresiją turi reikšmingų pasekmių genų terapijos ateičiai”, – sakė Szablowski. „Pavyzdžiui, daugeliu atvejų neįmanoma neinvaziniu būdu patvirtinti, ar genų terapija sėkmingai pasiekė smegenis, kiek laiko jos ten išliks ir kuriuos smegenų regionus tai paveikia. Mūsų tyrimas rodo, kad įmanoma išmatuoti genų ekspresiją ir geną. terapijos pristatymas tam tikruose smegenų regionuose naudojant gana paprastą ultragarso procedūrą.
REMIS remiasi ankstesniu Szablowskio ir bendradarbių darbu, kuris daugiausia dėmesio skyrė sukonstruotoms molekulėms, žinomoms kaip išleisti aktyvumo žymenys (RMA). Naudodami RMA platformą, mokslininkai į smegenis pristatė sintetinį genų ekspresijos reporterį, kuris savo ruožtu gamino baltymą, kuris iš smegenų galėtų patekti į kraują, kur jį būtų galima lengvai paimti ir išmatuoti atliekant išskirtinio jautrumo kraujo tyrimą: RMA. Kraujyje galima patikimai aptikti ekspresiją vos 12 neuronų.
Šios pradinės technologijos versijos trūkumas buvo tas, kad žymenys be atodairos kirto smegenų ir kraujo barjerą, todėl jų nebuvo galima atsekti į konkrečius smegenų regionus. REMIS išsprendė problemą ultragarsu, kad inžinerijos būdu sukurtus baltymų žymenis į kraują būtų galima perkelti tik iš tikslinių smegenų vietų.
„Čia mes sukūrėme žymenis, kurie negali kirsti šių kraujagyslių, kol jie nebus stimuliuojami ultragarsu”, – sakė Szablowski.
Kitas REMIS pranašumas yra tai, kad jis taip pat gali išmatuoti natūraliai atsirandančią genų ekspresiją. Vienas iš pavyzdžių yra c-Fos, genas, naudojamas kaip neuronų aktyvumo žymuo. Tai išryškina REMIS potencialą ne tik genų terapijoje, bet ir kaip diagnostikos ir tyrimų priemonę.
„Mes ypač džiaugiamės šia technologija, ypač todėl, kad mūsų darbas jau paskatino finansuoti klinikinį tyrimą su kolegomis iš Baylor medicinos koledžo ir MD Andersono vėžio centro“, – sakė Szablowski.
Tyrimo metu bus naudojamas fokusuotas ultragarsas, kad Parkinsono liga sergančių pacientų smegenyse esantys baltymai į kraują patektų, o tai galėtų suteikti naujų įžvalgų apie su liga susijusius molekulinius mechanizmus. Tačiau Szablowskis teigė, kad greitesnė REMIS programa yra genų pristatymo į smegenis sėkmė.
„Genų terapija yra viena įdomiausių medicinos sričių, tačiau turime turėti priemonių, kad žinotume, ar genų terapija pasiekia tą smegenų dalį, kurią ji turėtų pasiekti, ir veikia taip, kaip numatyta“, – sakė Szablowskis. „REMIS suteikia nechirurginę galimybę tai padaryti, potencialiai panaudojant patį genų terapiją kaip žymeklį. Tai didelis pranašumas, nes tokie metodai kaip PET skenavimas reikalauja klinikinio naujų zondų kūrimo kiekvienam naujam gydymui.”