Ako kokaín chute môžu byť blokované geneticky inžinierstva kože štepy

Závislosť od akejkoľvek drogy - či už je to alkohol, tabak, opioidy, alebo nelegálne drogy, ako je kokaín - je chronické ochorenie, ktoré spôsobuje, že jednotlivci, ktorí sú nútení hľadať drogy, sú ťažko zvládnuteľní alebo nemožní kontrolovať, aj keď sú si vedomí škodlivých, často následky.

Dlhodobé používanie mení štruktúru oblastí mozgu spojených s úsudkom, stresom, rozhodovaním a správaním, čím sa stáva čoraz ťažšie ignorovať chuť k jedlu.

Som postdoktorandský výskumník v laboratóriu Ming Xu na univerzite v Chicagu, kde študujeme závislosť, s cieľom nájsť účinný liek. V novinách Prírodné biomedicínske inžinierstvo opisujeme nový prístup, ktorý sme vyvinuli a otestovali, ktorý blokuje hľadanie kokaínu u myší a skutočne ich chráni pred vysokými dávkami, ktoré by inak boli smrtiace.

Ako môže Gene terapia zastaviť závislosť?

Prítomný v ľudskej pečeni a krvi je prírodný enzým nazývaný butyrylcholinesteráza, ktorý označujeme ako BChE. Jednou z úloh tohto enzýmu je rozkladať alebo metabolizovať kokaín na neaktívne, neškodné zložky. V skutočnosti existuje dokonca mutantný ľudský BChE (hBChE), ktorý bol geneticky upravený tak, aby výrazne urýchlil metabolizmus kokaínu. Očakáva sa, že tento super mutantný enzým sa stane terapiou na liečbu závislosti od kokaínu. Dodávanie aktívneho enzýmu závislým osobám injekciou a udržiavanie tohto enzýmu v živých zvieratách je však náročné.

Namiesto toho, aby sa enzým dal zvieratám, rozhodli sme sa vytvoriť kožné kmeňové bunky, ktoré nesú gén pre enzým BChE. Týmto spôsobom by bunky kože boli schopné vyrábať enzým sám a dodávať zvieraťu.

V našej štúdii sme najprv použili techniku ​​úpravy génov CRISPR na úpravu kmeňových buniek myšej kože a začlenenie génu hBChE. Tieto upravené kožné bunky produkovali konzistentné a vysoké hladiny proteínu hBChE, ktoré potom vylučovali. Potom sme v laboratóriu vyrastali tieto upravené kmeňové bunky a vytvorili sme plochú vrstvu tkaniva podobného pokožke, ktorá trvala niekoľko dní.

Akonáhle bola laboratórna koža kompletná, transplantovali sme ju do hostiteľských zvierat, kde bunky uvoľňovali významné množstvá hBChE do krvi viac ako 10 týždňov.

S geneticky upraveným kožným štepom, ktorý uvoľňuje hBChE do krvného obehu hostiteľských myší, sme predpokladali, že ak myš spotrebuje kokaín, enzým by rýchlo rozsekal liek skôr, ako by mohol vyvolať návykovú reakciu na potešenie v mozgu.

Pozri tiež: Závislosť od kokaínu môže byť dobytá úplne prirodzenou výškou

„Imunizácia“ proti kokaínu

Kokaín účinkuje tak, že zvyšuje hladiny dopamínu v mozgu, čo vedie k pocitom odmeny a eufórie, čo spúšťa túžbu po väčšom množstve lieku.

Zvieratá, ktoré dostali upravený kožný štep, boli schopné odstrániť injektované množstvá kokaínu rýchlejšie ako kontrolné zvieratá. Ich mozgy mali tiež nižšie hladiny dopamínu.

Okrem toho, kožné štepy buniek produkujúcich hBChE môžu účinne znížiť rýchlosť letálnych predávkovaní z 50% na nulu, keď sa zvieratám injekčne podala vysoká, potenciálne letálna dávka kokaínu. Keď sa zvieratám podala letálna dávka, všetky kontrolné zvieratá uhynuli, zatiaľ čo žiadne zo zvierat, ktoré dostali upravenú pokožku, nezhynuli. Bolo to, ako keby enzým produkovaný kožným štepom imunizoval myši pred predávkovaním kokaínom.

Potom sme vyhodnotili, či bunky produkujúce hBChE môžu chrániť pred vývojom kokaínu. Použili sme myši, ktoré boli vyškolené na odhalenie ich preferencie kokaínu tým, že strávili viac času v prostredí bohatom na kokaín. Pri rovnakých dávkových a tréningových postupoch normálne zvieratá získali prednosť pred kokaínom, zatiaľ čo hostiteľské zvieratá s kožným štepom nevykazovali žiadnu takúto preferenciu, čo naznačuje, že kožný štep buniek hBChE účinne blokuje účinok odmeňovania vyvolaný kokaínom. Podobným spôsobom hBChE odvodený z kože účinne a špecificky narúša opakovanie hľadania kokaínu po 25 dňoch vysadenia.

Na testovanie, či tento prístup génovej terapie bude fungovať u ľudí, sme vyrastali tkanivo podobné ľudskej pokožke z primárnych kožných kmeňových buniek, ktoré boli geneticky upravené pomocou CRISPR, aby sa umožnila produkcia hBChE.

Boli sme povzbudení, aby sme zistili, že vytvorené ľudské epidermálne bunky produkovali veľké množstvá hBChE v bunkách kultivovaných v laboratóriu a na myšiach. To naznačuje, že koncept génovej terapie kože môže byť účinný pri liečbe zneužívania kokaínu a predávkovaní u ľudí v budúcnosti.

Prispôsobenie tohto prístupu pre ľudí by mohlo byť sľubným spôsobom blokovania závislosti. Najprv však musíme mať dostatočné dôkazy o tom, že funguje dobre s niekoľkými vedľajšími účinkami. Podobne, inžinierstvo kožných buniek s enzýmami, ktoré degradujú alkohol a nikotín, by mohlo byť účinnou stratégiou na obmedzenie závislosti a zneužívania týchto dvoch liekov.

Tento článok bol pôvodne publikovaný na The Conversation by Qingyao Kong. Prečítajte si pôvodný článok.