השתלת עור גנטי עוזרת לעכברים לבעוט בהרגלי קוקאין

התמכרות לסם כלשהו - בין אם מדובר באלכוהול, טבק, אופיואידים או סמים לא חוקיים, כמו קוקאין - היא מחלה כרונית הגורמת להתנהגות המבקשת סמים כפייתיים שאנשים מתקשים או בלתי אפשריים לשלוט בהם גם כאשר הם מודעים לתוצאות המזיקות, לעיתים קטלניות. .

שימוש ארוך טווח משנה את מבנה אזורי המוח הקשורים לשיפוט, לחץ, קבלת החלטות והתנהגות, ומקשה יותר ויותר להתעלם מתשוקות הסמים.

אני חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של מינג שו באוניברסיטת שיקגו, שם אנו חוקרים התמכרות, במטרה למצוא תרופה יעילה. במאמר שנכתב על ידי הנדסה ביו-רפואית, אנו מתארים גישה חדשה, אותה פיתחנו ובדקנו, החוסמת את חיפוש הקוקאין בעכברים ולמעשה מגינה עליהם מפני מינונים גבוהים שאחרים יהיו קטלניים.

כיצד טיפול גנטי יכול להפסיק התמכרות?

ההווה בכבד ובדם האנושי הוא אנזים טבעי בשם butyrylcholinesterase, אותו אנו מקצרים כ- BChE. אחד מתפקידי האנזים הזה הוא לפרק, או לחילוף חומרים, של קוקאין לרכיבים לא פעילים ולא מזיקים. למעשה, יש אפילו BChE אנושי מוטציה (hBChE), שהונדס גנטית כדי להאיץ מאוד את חילוף החומרים של קוקאין. אנזים סופר מוטנטי זה צפוי להפוך לטיפול בטיפול בהתמכרות לקוקאין. עם זאת, משלוח האנזים הפעיל למכורים בזריקה ושמירה על תפקוד אנזים זה אצל בעלי חיים הוא מאתגר.

אז במקום לתת את האנזים לבעלי החיים, החלטנו להנדס תאי גזע עוריים שנשאו את הגן עבור האנזים BChE. בדרך זו תאי העור יוכלו לייצר את האנזים עצמם ולספק את החיה.

במחקר שלנו השתמשנו לראשונה בטכניקת עריכת הגנים CRISPR כדי לערוך את תאי גזע העור בעכבר ולשלב את הגן hBChE. תאי העור המהונדסים הללו ייצרו רמות עקביות וגבוהות של חלבון hBChE, אשר לאחר מכן הם מפרישים. ואז גידלנו את תאי הגזע המהונדסים האלה במעבדה ויצרנו שכבה שטוחה של רקמות דמויות עור שלקח כמה ימים לגדול.

לאחר שהעור שגדל המעבדה הושלם, השתלנו אותו לבעלי חיים מארחים שבהם התאים שיחררו כמויות משמעותיות של hBChE לדם במשך יותר מעשרה שבועות.

כאשר השתלת העור המהונדסת גנטית משחררת hBChE לזרם הדם של העכברים המארחים, הנחנו כי אם העכבר צרכתי קוקאין, האנזים היה קוצץ את התרופה במהירות לפני שהיא יכולה לעורר את התגובה העונגית הממכרת במוח.

'מתחסן' כנגד קוקאין

הקוקאין פועל על ידי העלאת רמות הדופמין במוח וכתוצאה מכך תחושות תגמול ואופוריה, שמעוררות חשק לעוד התרופה.

בעלי החיים שקיבלו את שתל העור המהונדס הצליחו לנקות כמויות של קוקאין שהוזרקו במהירות רבה יותר מאשר חיות השליטה. במוחם היו גם רמות נמוכות יותר של דופמין.

יתר על כן, השתלת העור של תאים המייצרים hBChE יכולה להפחית ביעילות את שיעור מנת יתר הקטלנית מ- 50 אחוז לאפס כאשר לבעלי החיים הוזרקו מנה גבוהה של פוטנציאל קטלני. כאשר ניתנה לבעלי חיים מינון קטלני, כל חיות הביקורת מתו בשעה שאף אחת מהבעלי החיים שקיבלו את העור המהונדס לא נספתה. זה היה כאילו האנזים שהופק על ידי שתל העור מחסן את העכברים נגד מנת יתר של קוקאין.

לאחר מכן הערכנו אם תאים המייצרים hBChE יכולים להגן מפני התפתחות של חיפוש קוקאין. השתמשנו בעכברים שהוכשרו לחשוף את העדפתם לקוקאין על ידי בילוי רב יותר בסביבה עשירה בקוקאין. תחת אותם מנהלי אימון, בעלי חיים נורמליים קיבלו עדיפות לקוקאין, ואילו חיות מארחות עם שתל העור לא הראו עדיפות כזו, מה שמעיד על שתל עור של תאי hBChE חוסם ביעילות את אפקט התגמול הנגרם על ידי קוקאין. באופן דומה, hBChE שמקורו בעור משבש ביעילות ובאופן ספציפי את הישנותם של חיפוש קוקאין לאחר 25 יום נסיגה.

כדי לבדוק אם גישה זו לטיפול גנטי תעבוד בבני אדם, גידלנו רקמות דמויות עור אנושיות מתאי גזע עור ראשוניים שנערכו גנטית על ידי CRISPR כדי לאפשר ייצור hBChE.

עודדנו אותנו לראות שתאי אפידרמל אנושיים מהונדסים מייצרים כמויות גדולות של hBChE בתאים שעובדו במעבדה ובעכברים. זה מצביע על כך שהמושג של טיפול בגנים בעור עשוי להיות יעיל לטיפול בהתעללות בקוקאין ומינון יתר בבני אדם בעתיד.

התאמת גישה זו לבני אדם יכולה להיות דרך מבטיחה לחסימת התמכרות. אך ראשית עלינו להיות בעלי הוכחות מספיקות לכך שהוא עובד היטב עם מעט תופעות לוואי. באופן דומה, הנדסת תאי עור עם אנזימים המשפילים את האלכוהול והניקוטין עשויים להיות אסטרטגיה יעילה לבלום התמכרות והתעללות בשתי התרופות הללו.

צ'ינגיאו קונג, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה להרדמה וטיפול ביקורתי, אוניברסיטת שיקגו