Zasvojenost s katero koli drogo - naj bo to alkohol, tobak, opioidi ali prepovedane droge, kot je kokain - je kronična bolezen, ki povzroča kompulzivno vedenje, ki ga iščejo, posamezniki težko ali nemogoče nadzorovati, tudi ko se zavedajo škodljivih, pogosto smrtonosnih posledic .
Dolgotrajna uporaba spreminja strukturo možganskih regij, ki so povezane s presojo, stresom, odločanjem in vedenjem, zato je vse težje prezreti hrepenenje po drogah.
Podoktorski raziskovalec sem v laboratoriju Ming Xu na Univerzi v Chicagu, kjer preučujemo odvisnost, s ciljem najti učinkovito zdravilo. V prispevku Nature Biomedical Engineering opisujemo nov pristop, ki smo ga razvili in preizkusili, ki blokira iskanje kokaina pri miših in jih dejansko ščiti pred visokimi odmerki, ki bi bili sicer smrtonosni.
Kako lahko genska terapija ustavi odvisnost?
Prisotna v človeških jetrih in krvi je naravni encim, imenovan butirilholinesteraza, ki ga skrajšamo kot BChE. Ena od nalog tega encima je razgradnjo ali presnovo kokaina na neaktivne, neškodljive sestavine. V resnici obstaja celo mutirani človeški BChE (hBChE), ki je bil gensko zasnovan, da je močno pospešil presnovo kokaina. Ta super mutirani encim naj bi postal terapija za zdravljenje odvisnosti od kokaina. Vendar je dajanje aktivnega encima zasvojencem z injekcijo in ohranjanje njegovega delovanja pri živih živalih zahtevno.
Zato smo se namesto dajanja živalim encimom odločili za inženiring kožnih matičnih celic, ki so nosile gen za encim BChE. Tako bi lahko kožne celice same proizvajale encim in oskrbovale žival.
V naši raziskavi smo najprej uporabili tehniko urejanja genov CRISPR za urejanje matičnih celic mišje kože in vključitev gena hBChE. Te tvorjene kožne celice so proizvajale konstantno in visoko raven beljakovin hBChE, ki so jih nato izločale. Nato smo v laboratoriju gojili tehnično zasnovane matične celice in ustvarili ravno plast kožnega tkiva, ki je trajalo nekaj dni.
Ko je bila laboratorijska koža popolna, smo jo presadili v gostiteljske živali, kjer so celice več kot 10 tednov sproščale velike količine hBChE v kri.
Z gensko inženirno kožno presadko, ki sprošča hBChE v krvni tok miši gostitelja, smo domnevali, da če bi miš zaužil kokain, bi encim hitro sekal drogo, preden bi lahko sprožil zasvojenost z užitkom v možganih.
'Posnemanje' proti kokainu
Kokain deluje tako, da zviša raven dopamina v možganih, kar nato povzroči občutke nagrade in evforijo, kar sproži hrepenenje po več drogi.
Živali, ki so prejele kožni cepič, so lahko hitreje očistile vbrizgane kokaine kot kontrolne živali. Njihovi možgani so imeli tudi nižje ravni dopamina.
Poleg tega lahko kožne presadke celic, ki proizvajajo hBChE, učinkovito zmanjšajo stopnjo smrtonosnega prevelikega odmerjanja s 50 odstotkov na nič, ko so živali vbrizgale visok, potencialno smrtonosen odmerek kokaina. Ko so živali dobile smrtonosni odmerek, so vse kontrolne živali umrle, medtem ko nobena od živali, ki so prejele tehnično kožo, ni umrla. Bilo je, kot da encim, ki ga proizvaja kožni cepič, imunizira miši na prevelik odmerek kokaina.
Nato smo ocenili, ali lahko celice, ki proizvajajo hBChE, zaščitijo pred razvojem kokaina. Uporabili smo miši, ki so jih usposobili, da bi razkrili svojo prednost kokainu, tako da so več časa preživeli v okolju, bogatem s kokainom. V skladu z istimi postopki odmerjanja in treniranja so običajne živali imele prednost pred kokainom, medtem ko živali gostiteljice s kožnim presadkom niso pokazale takšnih preferenc, kar kaže, da kožni presadki hBChE-celic učinkovito blokirajo učinek nagrajevanja, ki ga povzroča kokain. Na podoben način kožni hBChE učinkovito in konkretno prekine ponovitev iskanja kokaina po 25 dneh odtegnitve.
Da bi preizkusili, ali bo ta pristop genske terapije deloval pri ljudeh, smo zrasli človeško tkivo, podobno koži, iz primarnih kožnih matičnih celic, ki jih je CRISPR gensko uredil, da bi omogočili nastajanje hBChE.
Spodbujalo nas je, da vidimo, da človeške epidermalne celice proizvajajo velike količine hBChE v celicah, gojenih v laboratoriju in miši. To kaže, da je koncept kožne genske terapije v prihodnosti lahko učinkovit za zdravljenje zlorabe in prevelikega odmerjanja kokaina pri ljudeh.
Prilagajanje tega pristopa za ljudi bi lahko bil obetaven način za preprečevanje odvisnosti. Najprej moramo imeti dovolj dokazov, da dobro deluje z malo stranskimi učinki. Prav tako bi lahko bile inženirske kožne celice z encimoma, ki razgradita alkohol in nikotin, učinkovita strategija za zajezitev odvisnosti in zlorabe teh dveh zdravil.
Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru.
Qingyao Kong, podoktorski raziskovalec na oddelku za anestezijo in kritično oskrbo Univerze v Chicagu
