A kutatók megtalálják annak a ritka, halálos betegségnek az okát, amely átalakítja a csecsemők ajkát és
A tudósok a CRISPR/Cas9 nevű génszerkesztő módszerrel olyan egereket állítottak elő, amelyek hűen utánozzák az újszülöttek súlyos légzőszervi betegségét, amely az ajkukat és a bőrüket kékre váltja. Az új laboratóriumi modell lehetővé teszi a kutatók számára, hogy pontosan meghatározzák a betegség okát, és kidolgozzanak egy lehetséges és nagyon szükséges nanorészecske-alapú kezelést.
A Cincinnati Gyermekkórház Orvosi Központjának kutatói szerint a legtöbbször kezelhetetlen, tüdővénás eltéréssel (ACDMPV) járó tüdővénás diszplázia (ACDMPV) általában a csecsemőket érinti. A betegség éhezteti a tüdő oxigénrendszerét, miután a tüdő a szervek fejlődése során nem megfelelően rendezi az ereket. Az alveoláris kapillárisoknak nevezett apró erek hiánya hipoxiát, gyulladást és halált okoz.
"A tüdőtranszplantáción kívül nincs más hatékony kezelés, ezért sürgős az új terápiák szükségessége" - mondta Vlad Kalinichenko, Ph.D., a Cincinnati Gyermek Perinatális Tüdőregeneratív Orvostudományi Intézet központjában és a tanulmány vezető kutatója. "Egy nanorészecske terápiás stratégiát azonosítottunk az alveoláris kapillárisok számának növelésére és a légzési funkció fenntartására a veleszületett tüdőbetegségben szenvedő gyermekek legalább egy részénél."
A betegség régóta kapcsolódik a FOXF1 gén mutációihoz, amely az embrionális tüdőfejlődés fontos szabályozója. A tanulmányig hátralévő rejtvény az a pontos mikrobiológiai folyamat, amely táplálja az ACDMPV-t - mondták a kutatók.
A STAT3 kapcsolat felfedezése
A Houston-i Baylor College of Medicine egyetemi tanárával, Pawel Stankiewicz csapatával együttműködve a Kalinichenko laboratórium elemezte az emberi ACDMPV esetek genetikai információit, hogy létrehozza az ACDMPV első klinikailag releváns állatmodelljét. CRISPR/Cas9 új humán FOXF1 mutációkat használt egerekben. A CRISPR-Cas9 lehetővé teszi a pontos génszerkesztést egy enzim alkalmazásával a DNS-szekvencia egyes szakaszainak vágásához, és a laza végek a sejt kívánt pontjához való rögzítéséhez a genetikai felépítés megváltoztatásához.
A betegség klinikailag pontos egérmodelljeinek felhasználásával az ACDMPV lehetővé tette a tudósok számára, hogy legyőzzék a betegség kialakulásának megértésének régóta fennálló akadályát - írják a szerzők.
A munka a biológiai vizsgálatokból nyert klinikai és laboratóriumi adatok kiterjedt bioinformatikai elemzéseire is támaszkodott. Ez magában foglalja a ChIP-Seq nevű technikát (amely a fehérje-DNS kölcsönhatásokat elemzi), és az egész exom szekvenálását (amely a gének összes fehérjét kódoló régiójának elrendezését mutatja).
A tüdősejtekben az FOXF1 génhez kapcsolt fehérje-DNS kölcsönhatások tanulmányozásával a tanulmány szerzői azt találták, hogy az FOXF1 atomfehérje S52F DNS-kötő helyén egy specifikus pontmutáció található az FOXF1-gyel. A mutáció blokkolja a molekuláris jelátvitelt számos downstream célgénen, amelyek részt vesznek a pulmonalis erek kialakulásában.
Azt is felfedezték, hogy az S52F FOXF1 mutáns fehérje nem lépett kölcsönhatásba az STAT3 nevű fehérjével. Ez a kapcsolat kritikus fontosságú az erek fejlődésének elősegítésében az újszülött tüdőben. Ez a STAT3 hiányához vezetett a tüdő fejlődésében és a pulmonalis keringési rendszer nem megfelelő kialakulásához.
A kutatók STAT3 hiányt találtak olyan ACDMPV betegek adományozott mintáiban is, akiknek már voltak specifikus pontmutációi a FOXF1 génben. A szerzők elméletük szerint az újszülött egerek STAT3 kezelésével elősegítenék az erek fejlődését a tüdőben Ki kellett találnia, hogyan lehet a fehérjét a tüdejébe juttatni.
STAT3 nanorészecske oldat
A kutatók a nanorészecske-technológia felé fordultak, hogy egy STAT3 mini gént juttassanak az újszülött egerek tüdejébe. Új készítményt hoztak létre az úgynevezett polietilén-imin (PEI) nanorészecskék számára.
A zselatinszerű PEI nanorészecskék terápiás genetikai anyagot vihetnek a test különböző részeire, ha intravénásan adják be őket a betegeknek. A tanulmány szerzői szerint a PEI nanorészecskék különböző összetételeit jelenleg más szerveken végzett felnőttkori rákra vonatkozó klinikai vizsgálatok során tesztelik.
A STAT3 DNS terápiás beadása újszülött egereknek, amely az S52F FOXF1 mutációval helyreállítja az endoteliális sejtek képességét a pulmonális erek alakítására. Ez serkenti az állatok erek növekedését és az alveoláris folyamatnak nevezett légzsákok kialakulását.
"Ha a PEI nanorészecskék hatékonyságát megerősítik a felnőttkori rák klinikai vizsgálatai, akkor a PEI megfontolandó az STD3 génterápiában ACDMPV-s csecsemőknél" - mondta Kalinichenko. "Tekintettel arra, hogy az ACDMPV ritka betegség, multicentrikus klinikai vizsgálatra lenne szükség a STAT3 génterápia hatékonyságának értékeléséhez ACDMPV újszülötteknél és csecsemőknél."
A tanulmány első szerzője, Arun Pradhan, PhD, kutató a Kalinichenko laboratóriumban dolgozik.
A tanulmány finanszírozási támogatását a Nemzeti Egészségügyi Intézetek kapták (HL84151, HL141174, HL123490, HL137203, HL132849 és a Ritka Rendellenességek Országos Szervezetének támogatásait.