Tkáň s vláskovými buňkami po aplikaci editoru. Kredit: Gao et al. /Nature 2017.

Asi polovina všech případů hluchoty má genetický základ. Možnosti léčby bývají v takových případech velmi omezené. Tedy bývaly. V poslední době se objevily technologie, s nimiž je možné přímo zasáhnout klíčový problém – genetické mutace u hluchého pacienta, které mu sabotují sluch.

David Liu. Kredit: HHMI.

Jednou z takových mutací je i mutace v genu Tmc1. Chyba v tomhle genu způsobí, že pacient postupně ztratí funkční vláskové buňky ve vnitřním uchu, které fungují jako receptory sluchového ústrojí. Jde o buňky, které jsou pokryty 40-80 nepohyblivými výběžky, takzvanými stereociliemi. S jejich pomocí buňky vnímají zvukové vlny, a převádějí je na nervové signály.

Pokud má člověk, anebo třeba laboratorní myš, zmutovanou byť jedinou kopii genu Tmc1, tak to u něj vede k postupující hluchotě. Pokud nedojde k nějakému zásahu. K tomu se rozhodl se svými spolupracovníky David Liu z institutu Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Jejich studii uveřejnil před pár dny časopis Nature.

Výsledek práce editoru. Vlevo vláskové buňky myši po zásahu, vpravo tkáň neošetřené myši. Kredit: Gao et al. /Nature 2017.

Výzkum Liuova týmu představuje jedno z prvních použití genomového editoru na hluchotu u zvířat. Udělali to u myší, takže zatím není jasné, jak to bude fungovat u lidí. Badatelé ale věří, že se jejich výzkum stane základem pro vývoj nových typů léčby pro pacienty s genetickým poškozením sluchu.

Liu a spol. použili oblíbený genomový editor CRISPR/Cas9. S jeho pomocí se rozhodli zneškodnit zmutovaný gen, který vede ke ztrátě sluchu u myší s mutací zvanou Beethowen. Systém CRISPR funguje jako naváděcí zařízení a Cas9 jsou nůžky, které na požadovaném místě rozstřihnou DNA a provedou potřebný zásah.

Howard Hughes Medical Institute.

Problém je v tom, že se v tomto případě zmutovaná a správná kopie genu liší jenom v jediném písmenu sekvence DNA. Liův tým proto využil postup, při němž do cílových buněk vchází potřebná naváděcí RNA systému CRISPR, společně s enzymem Cas9, ve speciálním lipidovém obalu. Takto zajistili vyřazení zmutované a nikoliv správné kopie enzymu Tmc1.

Vědci vpíchli takto připravený editor CRISPR/Cas9 do vnitřního ucha myších mláďat s mutací Beethoven a sledovali, co se bude dít. Po osmi týdnech se u těchto myší objevily ve vnitřním uchu vláskové buňky, tak jako u zdravých myší. Neošetřené myši s mutací měly jen málo vláskových buněk a byly poškozené. Detailní měření potvrdila, že se myším s mutací po aplikaci genomového editoru podstatně zlepšil sluch.

Liu s kolegy přiznávají, že do léčby lidských pacientů tímto způsobem je ještě daleko. Taková léčba je také využitelná jen u některých případů hluchoty a nejlépe by fungovala u velmi malých dětí. Časem se ukáže, jestli se prosadí. Výsledky z experimentů na myších jsou ale každopádně slibné.

Video:  Broad researcher David Liu describes the power of single-letter base editing

Literatura
Howard Hughes Medical Institute 20. 12. 2017, Nature online 20. 12. 2017.