Mis tahes uimastisõltuvus - olgu see alkohol, tubakas, opioidid või illegaalsed narkootikumid, näiteks kokaiin - on krooniline haigus, mis põhjustab sundimatut uimastite otsimist, mida inimestel on raske või võimatu kontrollida isegi siis, kui nad on teadlikud kahjulikest, sageli surmavatest tagajärgedest. .
Pikaajaline kasutamine muudab aju piirkondade struktuuri, mis on seotud otsustusvõime, stressi, otsuste langetamise ja käitumisega, muutes narkootikumide järele ihaldamise tähelepanuta jätmise üha raskemaks.
Olen järeldoktor Chicago ülikooli Ming Xu laboris, kus uurime sõltuvust, eesmärgiga leida tõhus ravi. Nature Biomedical Engineeringu artiklis kirjeldame uut väljatöötatud ja testitud lähenemisviisi, mis blokeerib hiirtel kokaiini otsimise ja kaitseb neid tegelikult suurte annuste eest, mis muidu oleksid surmavad.
Kuidas saab geeniteraapia sõltuvust peatada?
Inimese maksas ja veres esinev looduslik ensüüm on butürüülkoliini esteraas, mida lühendame kui BChE. Selle ensüümi üheks ülesandeks on kokaiini lagundamine või ainevahetus inaktiivseteks kahjututeks komponentideks. Tegelikult on olemas isegi inimese mutantne BChE (hBChE), mis oli geneetiliselt loodud selleks, et kiirendada kokaiini metabolismi märkimisväärselt. Eeldatakse, et see supermutantne ensüüm saab raviks kokaiinisõltuvuse raviks. Aktiivse ensüümi toimetamine sõltlastele süstimise teel ja selle ensüümi toimimise hoidmine elusloomadel on keeruline.
Nii et loomade ensüümi andmise asemel otsustasime kavandada naha tüvirakud, mis kandsid ensüümi BChE geeni. Nii saaksid naharakud ensüümi ise toota ja looma varustada.
Oma uuringus kasutasime kõigepealt geeni redigeerimise tehnikat CRISPR hiire naha tüvirakkude redigeerimiseks ja hBChE geeni kaasamiseks. Need töödeldud naharakud produtseerisid ühtlast ja suurt hBChE valgu taset, mida nad seejärel eritasid. Siis kasvatasime me laboratooriumis neid konstrueeritud tüvirakke ja lõime tasase kihi nahasarnast kudet, mille kasvamiseks kulus mõni päev.
Kui laboris kasvatatud nahk oli valmis, siirdasime selle peremeesloomadele, kus rakud vabastasid enam kui 10 nädala jooksul verre märkimisväärses koguses hBChE.
Geneetiliselt muundatud nahasiirikuga, mis vabastab hBChE peremeeshiirte vereringesse, püstitasime hüpoteesi, et kui hiir tarbib kokaiini, tükeldab ensüüm selle ravimi kiiresti enne, kui see ajus tekitab sõltuvust tekitava naudingu.
Kokaiini vastu immuniseerimine
Kokaiin tõstab ajus dopamiini taset, põhjustades seejärel autasu ja eufooriat, mis kutsub esile suurema hulga uimastite tarbimise.
Muudetud nahasiiriku saanud loomad suutsid süstitud kokaiini kogused puhastada kiiremini kui kontrollloomad. Nende ajus oli ka madalam dopamiini tase.
Lisaks sellele saavad hBChE-d tootvate rakkude nahasiirikud tõhusalt vähendada surmava üledoosi kiirust 50 protsendilt nullile, kui loomadele süstiti suurt, potentsiaalselt surmavat kokaiini annust. Kui loomadele määrati surmav annus, surid kõik kontrollloomad, samal ajal kui ükski töödeldud nahka saanud loom ei hukkunud. Tundus, nagu oleks naha siiriku toodetud ensüüm immuniseerinud hiired kokaiini üledoosi vastu.
Seejärel hindasime, kas hBChE-d tootvad rakud suudavad kaitsta kokaiini otsimise arengu eest. Kasutasime hiiri, kes olid koolitatud, et paljastada kokaiini eelistamine, veetes rohkem aega kokaiinirikkas keskkonnas. Sama annustamise ja väljaõppeprotseduuride kohaselt omandasid normaalsed loomad kokaiini eelistamise, samal ajal kui naha siirdatud peremeesloomadel sellist eelistust ei esinenud, osutades hBChE rakkude naha siirikule, blokeerib tõhusalt kokaiini põhjustatud preemiaefekt. Sarnasel viisil katkestab nahast pärinev hBChE tõhusalt ja häirib konkreetselt kokaiini otsimise kordumist pärast 25-päevast väljajätmist.
Et testida, kas see geeniteraapia lähenemisviis töötab inimestel, kasvatasime inimese nahataolist kudet primaarsetest naha tüvirakkudest, mida CRISPR geneetiliselt redigeeris, et võimaldada hBChE tootmist.
Meid julgustati nägema, et inimese konstrueeritud epidermise rakud produtseerisid laboris ja hiirtes kasvatatud rakkudes suures koguses hBChE. See lubab arvata, et naha geeniteraapia kontseptsioon võib tulevikus olla efektiivne kokaiini kuritarvitamise ja üledoosi ravimisel inimestel.
Selle lähenemisviisi kohandamine inimestele võib olla paljulubav viis sõltuvuse tõkestamiseks. Kuid kõigepealt peavad meil olema piisavalt tõendeid selle kohta, et see toimib hästi ja sellel on vähe kõrvaltoimeid. Samuti võiks naharakkude väljatöötamine alkoholi ja nikotiini lagundavate ensüümidega olla tõhus strateegia ka nende kahe ravimi sõltuvuse ja kuritarvitamise ohjeldamiseks.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Qingyao Kong, Chicago ülikooli anesteesia ja kriitilise abi osakonna järeldoktor
