Átvették az irányítást a sejtek működése felett

Egy kutatócsoport olyan genetikai eszközt hozott létre, amelyet a jövőben szinte bármilyen célra fel lehetne használni a sejteken belül. Egy mesterségesen előállított, speciális DNS-darab beültetésével elérték, hogy a vizsgált sejtek úgy viselkedjenek, ahogyan a kutatók szeretnék. Erre ugyan már korábban is volt lehetőség, de korántsem ennyire rugalmasan: az eszközzel egyaránt el lehetne pusztítani a rákos sejteket, vagy célzottan vezérelni az őssejtek viselkedését.

Már jelenleg is lehetséges, hogy egy hatóanyagot célzottan juttassanak el egy-egy sejttípushoz, és arra is számos példa volt az utóbbi időben, hogy az őssejtek viselkedését a kívánt módon sikerült befolyásolni. Olyan módszer azonban még nem létezik, amit apró módosításokkal mindig az adott célnak megfelelően lehetne használni, ráadásul bármilyen sejttípusnál. A Stanford Egyetem kutatói éppen ezzel próbálkoznak: a szakemberek ugyanazzal az eszközzel szeretnék elérni, hogy irányítani lehessen az őssejteket, vagy éppen úgy programozni egy tumorsejtet, hogy minél hamarabb elpusztuljon.

A sejt anyagcsereútjainak módosítására egy előre megtervezett, mesterséges DNS-szakaszt használtak a kutatók. A DNS-szakasz egy olyan gént tartalmazott, amely az általa termelt enzim révén képes rá, hogy érzékennyé tegye a sejteket az antivirális gyógyszerek egy bizonyos típusára. Emellett egy RNS-darabot is beültettek az eszközbe, aminek az volt a funkciója, hogy érzékelje a rákos sejtekre jellemző egyik fehérjetípus (béta-katenin) jelenlétét. A kutatók azt szerették volna elérni, hogy ha a sejtek hordozzák a mesterséges DNS-darabot, akkor a gyógyszer megölje a sejteket. (Az antivirális szer egyébként hatástalan volt ezekre a sejtekre.)

Ha jelen vannak a rákfehérjék, a gyógyszer megöli a sejteket

A rendszert kétféle sejttenyészeten tesztelték. A kontrollként használt sejtekbe nem ültették be a mesterséges DNS-darabot, a többi sejtbe viszont igen. Ezen kívül mindkét sejttenyészetet úgy módosították, hogy a szokásosnál nagyobb mennyiségben termeljék a tumorsejtekben előforduló béta-katenint. A sejtek így olyanná váltak, mintha maguk is tumorsejtek lennének. A kísérlet eredményesnek bizonyult, ugyanis azok a sejtek, amelyekbe korábban beültették a mesterséges DNS-darabot, kivétel nélkül elpusztultak a gyógyszer hatására.

Az ábrán rózsaszín körrel jelölték az antivirális gyógyszermolekulát. A hatóanyag megölte azokat a sejteket, amelyekbe korábban a rákfehérjéket érzékelni képes, mesterséges DNS-darabot juttattak be. A tumorsejtekre jellemző fehérjék az ábrán narancssárga színűek, a DNS-be beépített érzékelő RNS-t pedig a zöld kör jelöli. A kékkel jelölt, belső terület a sejtmag, itt lép működésbe a mesterséges DNS-darab

A hatás a tumorfehérjék jelenlétét érzékelő RNS-darabnak volt köszönhető. A DNS-szakasz egy "stop" jelet is hordozott, ami alapesetben leállította a gyógyszerhatékonyságot lehetővé tevő enzim termelődését. Miután azonban a sejtek fokozott mértékben kezdték termelni a béta-katenint, a "stop" jel mellett elhelyezkedő rövid RNS-darab érzékelte a fehérjét. Ezt követően egy olyan jelet küldött, aminek hatására a sejt kivágta a mesterséges DNS-darabból a "stop" jelet. Így végül mégis megindult a gyógyszert hatékonnyá tevő enzim termelődése, de csak azt követően, hogy megjelentek a sejtben a tumorfehérjék - olvasható a Nature hírportálján.

"Bármit bárhogyan tudnánk módosítani"

A sejtekbe ültetett DNS-szakaszok bármilyen gént tartalmazhatnának, a fehérjéket érzékelő RNS-eket pedig szintén meg lehetne úgy tervezni, hogy bármilyen fehérjét felismerjenek. Elméletileg tehát lehetséges lenne, hogy a módosított sejtek mindig a kívánt fehérje jelenlétére reagáljanak. Ha pedig többféle érzékelő RNS-t is használnának a kutatók, akkor a sejt fehérjéinek eltérő kombinációjától függően eltérő sejtválaszokat lehetne kiváltani az eszközzel - írja a Nature.

"Nagyon okos és elegáns munka" - mondta Wendell Lim, a San Franciscó-i Kalifornia Egyetem munkatársa, Adam Arkin, a kaliforniai Lawrence Berkeley National Laboratory munkatársa pedig egyetért Lim-mel. "Az új megközelítés a rugalmassága miatt jelent áttörést. A jelenlegi módszerek mindig csak egyedi esetekben alkalmazhatóak a sejtválasz módosítására, itt viszont bármilyen sejt bármelyik agyagcsere-útvonalát könnyedén módosítani lehetne" - mondta Arkin.

Mindez ugyan még igen messze van a mindennapi klinikai gyakorlattól, de egyes esetekben talán már évek múlva is használható lesz. Ilyen lenne, ha a többféle sejttípus létrehozására képes pluripotens őssejteket a kívánt szövettípus létrehozására utasítanák ezzel a módszerrel. Egy másik lehetőség, ha a ráksejtek elpusztítását végző immunsejteknél akadályoznák meg, hogy az egészséges sejteket is megtámadják.