https://frosthead.com

Genetski skin graft pomaže navikama miševa kokaina

Ovisnost o bilo kojoj drogi - bilo da je riječ o alkoholu, duhanu, opioidima ili nezakonitim drogama, poput kokaina - kronična je bolest koja uzrokuje kompulzivno ponašanje pojedinaca koje je teško ili nemoguće kontrolirati, čak i kad su svjesni štetnih, često smrtonosnih posljedica,

Dugotrajna upotreba mijenja strukturu moždanih regija koja je povezana s prosudbom, stresom, odlučivanjem i ponašanjem, čineći sve teže zanemariti žudnju za drogama.

Postdoktorski sam istraživač u laboratoriju Ming Xu na Sveučilištu u Chicagu, gdje proučavamo ovisnost, sa ciljem da pronađemo učinkovit lijek. U radu Nature Biomedical Engineering opisujemo novi pristup koji smo razvili i testirali, a koji blokira traženje kokaina kod miševa i zapravo ih štiti od velikih doza koje bi inače bile smrtonosne.

Kako genska terapija može zaustaviti ovisnost?

Prisutna u ljudskoj jetri i krvi je prirodni enzim zvan butirilkolinesteraza, koji skraćujemo kao BChE. Jedan od poslova ovog enzima je razbijanje ili metaboliziranje kokaina na neaktivne, bezopasne komponente. U stvari, čak postoji i mutirani ljudski BChE (hBChE), koji je genetski konstruiran da znatno ubrza metabolizam kokaina. Očekuje se da će ovaj super mutantni enzim postati terapija za liječenje ovisnosti o kokainu. Međutim, davanje aktivnog enzima ovisnicima injekcijama i održavanje ovog enzima u živim životinjama je izazovno.

Stoga, umjesto da dajemo enzim životinjama, odlučili smo inženjerirati matične stanice kože koje su nosile gen za enzim BChE. Na taj način stanice kože bi mogle sami proizvesti enzim i opskrbiti ih životinjom.

U našoj studiji prvi smo koristili tehniku ​​uređivanja gena CRISPR da bismo uredili matične stanice mišje kože i ugradili hBChE gen. Ove inženjerijske stanice kože proizvele su konzistentne i visoke razine proteina hBChE, koji su potom izlučivale. Tada smo u laboratoriju uzgajali te inženjerirane matične stanice i stvorili ravan sloj tkiva nalik koži, za rast koji je trebalo nekoliko dana.

Po završetku laboratorijske izrade kože transplantirali smo je u životinje domaćine gdje su stanice puštale značajne količine hBChE u krv više od 10 tjedana.

Genskim inženjerskim graftom kože koji je oslobađao hBChE u krvotok domaćih miševa, mi smo hipotetirali da će, ako miš pojede kokain, enzim brzo usitniti drogu prije nego što može potaknuti reakciju ovisnosti o zadovoljstvu u mozgu.

'Imunizirajući' protiv kokaina

Kokain djeluje podižući razinu dopamina u mozgu što rezultira osjećajem nagrade i euforije, što pokreće žudnju za većim brojem droga.

Životinje koje su primile tehnički graf kože uspijevale su očistiti ubrizgane količine kokaina brže od kontrolnih životinja. Njihovi mozgovi su također imali nižu razinu dopamina.

Štoviše, kožni presadci stanica koje proizvode hBChE mogu učinkovito smanjiti stopu smrtonosnog predoziranja s 50 posto na nulu kada su životinje ubrizgavale veliku, potencijalno smrtonosnu dozu kokaina. Kad su životinje dobile smrtonosnu dozu, sve su kontrolne životinje uginule, dok nijedna životinja koja je primila inženjeriranu kožu nije propala. Bilo je kao da je enzim koji je proizveo kožni graft imunizirao miševe protiv predoziranja kokainom.

Zatim smo procijenili mogu li stanice koje proizvode hBChE zaštititi od razvoja koji traži kokain. Koristili smo miševe koji su obučeni da otkriju sklonost kokainu provodeći više vremena u okruženju bogatom kokainom. U skladu s istim postupcima doziranja i treniranja, normalne životinje stekle su prednost kokainu, dok domaće životinje s kožnim graftom nisu pokazale takvu sklonost, što ukazuje da kožni graft hBChE-stanica učinkovito blokira efekt nagrađivanja izazvan kokainom. Na sličan način kožni hBChE učinkovito i specifično remeti recidiv traženja kokaina nakon 25 dana povlačenja.

Da bismo testirali hoće li ovaj pristup genske terapije djelovati na ljudima, uzgajali smo ljudsko tkivo na koži iz primarnih matičnih stanica kože koje je CRISPR genetski uredio kako bi se omogućila proizvodnja hBChE.

Potaknuli smo da vidimo da inženjerirane ljudske stanice epiderme proizvode velike količine hBChE u stanicama uzgojenim u laboratoriju i u miševima. Ovo sugerira da bi koncept genske terapije na koži mogao biti ubuduće učinkovit u liječenju zlouporabe i kokaina kod ljudi.

Prilagođavanje ovog pristupa ljudima mogao bi biti obećavajući način za blokiranje ovisnosti. Ali prvo moramo imati dovoljno dokaza da dobro djeluje s malo nuspojava. Isto tako, inženjering stanica kože s enzimima koji razgrađuju alkohol i nikotin može biti učinkovita strategija za suzbijanje ovisnosti i zlouporabu ovih dvaju lijekova.


Ovaj je članak prvotno objavljen u časopisu The Conversation. Razgovor

Qingyao Kong, postdoktorski istraživač na Odjelu za anesteziju i kritičnu njegu Sveučilišta u Chicagu

Genetski skin graft pomaže navikama miševa kokaina