โรคหัวใจและหลอดเลือดเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับต้นๆ ทั่วโลก องค์การโลก
สถานการณ์ที่คล้ายกันกำลังพัฒนาในรัสเซียจากข้อมูลของ Rosstat ในปี 2564 (ยังไม่มีข้อมูลสำหรับปี 2565) มีผู้เสียชีวิต 933.8 พันคนจากโรคระบบไหลเวียนโลหิตในประเทศ นี่คือ 38% ของจำนวนผู้เสียชีวิตทั้งหมดสำหรับปี - 2.44 ล้านคน ก่อนเริ่มการระบาดใหญ่ของไวรัสโคโรนาในปี 2019 สัดส่วนของโรคดังกล่าวสูงขึ้นไปอีก: 47% หรือ 841.2 พันคนจากผู้เสียชีวิต 1,798.3 พันคน
ในสถานการณ์เช่นนี้ไม่น่าแปลกใจเลยที่ทางการแพทย์องค์กรและสถาบันวิจัยต่างๆ ทั่วโลก กำลังมองหาวิธีการใหม่ๆ ในการป้องกัน ป้องกันและรักษาโรคหลอดเลือดหัวใจ ทุกคนรู้ว่าวิถีชีวิตที่มีสุขภาพดี - อาหารที่สมดุล ออกกำลังกายอย่างสม่ำเสมอ และการลดความเครียด - ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดโรคดังกล่าว แต่ Verve Therapeutics แนะนำให้ดำเนินการต่อไป: การยิงครั้งเดียวที่จะเปลี่ยนแปลง DNA เพื่อให้การปกป้องตลอดชีวิต
CRISPR คืออะไร?
CRISPR-Cas9 เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่มีชื่อเสียงที่สุดวิธีการตัดต่อพันธุกรรมในปัจจุบัน ช่วยให้คุณสามารถปิดและลบยีนแต่ละตัวหรือแทนที่ส่วนต่างๆ ในทางทฤษฎี เป็นเครื่องมือในอุดมคติในการรักษาโรคโดยการแก้ไขการกลายพันธุ์พื้นฐานที่เป็นอันตรายหรือการหยุดชะงักของยีนที่ก่อให้เกิดโรคอย่างถาวรด้วยความแม่นยำและประสิทธิภาพสูง
วิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้นั้นไม่ใช่เทียม. ระบบ CRISPR-Cas9 ได้พัฒนาในแบคทีเรียและอาร์เคียเพื่อเป็นกลไกในการป้องกันการติดเชื้อฟาจและพลาสมิด หรือการติดเชื้อไวรัสหรือพลาสมิด การศึกษาจุลินทรีย์แสดงให้เห็นว่า DNA ของพวกมันมีบริเวณซ้ำที่เรียกว่า CRISPR โดยแก่นแท้แล้ว นี่คือ "ฐานข้อมูลสัญญาณ" ของไวรัสที่แบคทีเรียนี้หรือ "บรรพบุรุษ" เคยพบมาก่อนหน้านี้
ในช่วงแรกที่มีปฏิสัมพันธ์กับไวรัส แบคทีเรียเก็บชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมไว้ในดีเอ็นเอ เพื่อกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน CRISPR ทำงานร่วมกับโปรตีนพิเศษที่เรียกว่า Cas เมื่อมีปฏิสัมพันธ์ซ้ำๆ กับไวรัสที่มีจีโนมคล้ายคลึงกัน (คล้ายคลึง) กับที่อยู่ใน "ฐานข้อมูล" เซลล์จะเปิดใช้งานการถอดรหัสของภูมิภาค CRISPR อันเป็นผลมาจากกระบวนการทางชีววิทยาหลายชุด จึงมีการสร้าง RNA นำทางและโปรตีน endonuclease ซึ่งค้นหาบริเวณแปลกปลอมของรหัสพันธุกรรมของไวรัสและทำลายมัน
จะแก้ไขยีนด้วย CRISPR-Cas9 ได้อย่างไร
ระบบ CRISPR-Cas9 มีลักษณะคล้ายกรรไกรขนาดเล็กประกอบด้วยสององค์ประกอบ: ไกด์ RNA ซึ่ง "บอก" ส่วนที่จะทำลายลำดับนิวคลีโอไทด์ และโปรตีน Cas9 ซึ่ง "ตัด" สายดีเอ็นเอสองเส้นในตำแหน่งที่ถูกต้อง ด้วยการเปลี่ยนลำดับนิวคลีโอไทด์ของส่วนเล็ก ๆ ของไกด์ RNA กรรไกรดังกล่าวสามารถกำหนดเป้าหมายไปยังบริเวณใด ๆ ของยีนที่ต้องการได้ เมื่อตัดเสร็จแล้ว กลไกการซ่อมแซมตามธรรมชาติของ DNA จะทำงานและ "ประกบ" โมเลกุล ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นการขจัดการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตราย
ข้อเสียของวิธีนี้ก็คือการแตกของ DNA แบบเกลียวคู่จำนวนมากทำให้เกิดการกลายพันธุ์ใหม่ที่ทำให้เกิดผลข้างเคียงจากการบำบัด ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์ชาวอิสราเอลวิเคราะห์การใช้ CRISPR/Cas9 เพื่อรักษามะเร็งประเภทหนึ่ง และแสดงให้เห็นว่านอกเหนือจากผลลัพธ์ที่เป็นบวกแล้ว การจัดเรียงจีโนมใหม่ยังกระทบต่อความเสถียรของ DNA ซึ่งอาจนำไปสู่มะเร็งชนิดอื่นในเวลาต่อมา
นักวิจัยกำลังทำงานอย่างแข็งขันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการรักษาเพื่อรักษาผลประโยชน์และไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ป่วย ตัวอย่างเช่น สำหรับสิ่งนี้ คุณไม่สามารถใช้ Cas9 ได้ แต่เป็นโปรตีนอีกชนิดหนึ่งที่ตัด DNA เพียงหนึ่งในสองสายอย่างระมัดระวัง
ภาพประกอบทางศิลปะของวิธีการต่างๆ ในการแก้ไขยีน รูปภาพ: Tianxiang Li et al. การส่งสัญญาณและการบำบัดแบบกำหนดเป้าหมาย
ถ้าเดิมใช้ CRISPR เท่านั้นเพื่อทำการตัด DNA ขณะนี้นักวิจัยกำลังทดสอบความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยเพื่อกระตุ้นและปิดใช้งานยีนแต่ละตัว หรือแทรกชิ้นส่วนดีเอ็นเอใหม่ทั้งหมดเข้าไปในจีโนม ในขณะเดียวกัน การแก้ไขรูปแบบใหม่ก็มีการทำงานแตกต่างออกไปบ้าง
ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการแก้ไขขั้นพื้นฐาน(การแก้ไขฐาน) แทนการตัด ใช้การแทนที่นิวคลีโอไทด์หนึ่ง (ฐานไนโตรเจน) ในโมเลกุลด้วยอีกโมเลกุลหนึ่ง เมื่อใช้วิธีการนี้ มีความเป็นไปได้ที่จะแทนที่บันเดิลเบสของไซโตซีน-กวานีนที่ตำแหน่ง DNA ที่กำหนดด้วยคู่ของไทมีน-อะดีนีน และในทางกลับกัน
ลดความเสี่ยงโรคหัวใจและหลอดเลือดได้อย่างไร?
การประยุกต์ใช้พันธุกรรมที่ชัดเจนที่สุดการตัดต่อทางการแพทย์คือการรักษาโรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน แต่ในความเป็นจริงแล้ว ความเป็นไปได้นั้นกว้างกว่ามาก จากข้อมูลของ Verve Therapeutics ตัวอย่างเช่น พวกเขาเสนอให้ปิดยีนหนึ่งในมนุษย์ที่เข้ารหัสโปรตีนที่ส่งผลต่อระดับคอเลสเตอรอลในเลือด
หนึ่งในสาเหตุทั่วไปของการพัฒนาโรคหัวใจและหลอดเลือด - หลอดเลือด ความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญโปรตีนและไขมันทำให้เกิดการสะสมของคอเลสเตอรอลภายในหลอดเลือด ซึ่งขัดขวางการไหลเวียนของเลือดตามปกติ เมื่อมีการพัฒนา คราบจุลินทรีย์ในหลอดเลือดอาจทำให้เกิดลิ่มเลือดอุดตัน นำไปสู่ภาวะหัวใจวายและโรคหลอดเลือดสมองได้
เมื่อขาดคอเลสเตอรอล เซลล์จะผลิตตัวรับไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำพิเศษที่จับสารนี้จากเลือด หนึ่งในยีนที่รับผิดชอบต่อระดับคอเลสเตอรอลคือ PCSK9 ควบคุมการผลิตโปรตีนที่มีชื่อเดียวกันซึ่งทำลายตัวรับดังกล่าว การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการยับยั้งยีนนี้ทำให้ระดับคอเลสเตอรอลในเลือดลดลงและเสี่ยงต่อการเกิดโรคหัวใจและหลอดเลือด
ช็อตเดียวช่วยลดคอเลสเตอรอล
Verve Therapeutics ใช้สิ่งทดแทนอย่างใดอย่างหนึ่งเบสอะดีนีน (A) สำหรับกัวนีน (G) ในบางพื้นที่ของยีน PCSK9 เพื่อขัดขวางการผลิตโปรตีนที่มีชื่อเดียวกัน ยาประกอบด้วย messenger RNA (mRNA) และ guide RNA (gRNA) ที่บรรจุในอนุภาคนาโนไขมัน (LDL) ยาถูกฉีดเข้าเส้นเลือดดำ อนุภาคนาโนถูกดูดซึมโดยเซลล์ตับ กลุ่มที่ใช้ mRNA-gRNA จะสแกน DNA และแทนที่หนึ่งในฐาน
ภาพประกอบเชิงศิลปะของการทำงานของเทคโนโลยี Verve-101 ภาพ: Verve Therapeutics
การทดลองกับไพรเมตแสดงให้เห็นว่าลิงที่ได้รับยาภายในไม่กี่วันหลังฉีดระดับคอเลสเตอรอลในเลือดลดลงประมาณ 60-70% ในเวลาเดียวกัน ผลลัพธ์ที่ได้รับยังคงอยู่เป็นเวลาอย่างน้อยแปดเดือน
ผลกระทบระยะยาวของการได้รับ Verve-101 ในไพรเมต: การลดลงจากระดับพื้นฐาน (ก่อนการรักษา) ของโปรตีน PCSK9 (ซ้าย) และคอเลสเตอรอล (ขวา) ในเลือด ภาพ: Verve Therapeutics
สำหรับการทดลองทางคลินิกระยะที่ 1 ที่ Verveการบำบัดเลือกผู้ที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เรียกว่าไขมันในเลือดสูงในครอบครัว heterozygous นี่คือการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ยับยั้งการแสดงออกของตัวรับไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำ ดังนั้นระดับคอเลสเตอรอลจึงสะสมในเลือดสูงผิดปกติ
บริษัทอธิบายทางเลือกตามความจำเป็นระมัดระวังในการทดสอบวิธีการใหม่: อาสาสมัครที่รวมอยู่ในระยะแรกของการทดลองมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคหลอดเลือดและหัวใจอยู่แล้ว ดังนั้นการรักษาที่มีความเสี่ยงจึงเป็นสิ่งที่ชอบธรรม หากการทดลองประสบความสำเร็จ บริษัทวางแผนที่จะขยายทั้งช่วงของยีนที่สามารถปิดได้และช่วงของผู้ป่วยที่เป็นไปได้
ในอนาคตแนวทางนี้อาจนำไปสู่การฉีดวัคซีนสากลและไม่เพียง แต่ต่อต้านแนวโน้มที่จะเป็นโรคหลอดเลือดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโรคเบาหวานด้วย ในขณะเดียวกัน บริษัทตั้งข้อสังเกตว่าการดำเนินการนี้จะใช้เวลาหลายปี
ควรสังเกตว่าจนถึงปัจจุบันไม่มีวิธีการรักษาโดยใช้ CRISPR ยังไม่ได้รับการอนุมัติสำหรับการบำบัดแบบมวลชน และใช้ในการทดลองทางคลินิกเท่านั้น การตัดสินใจดังกล่าวครั้งแรกคาดว่าจะเกิดขึ้นโดยหน่วยงานกำกับดูแลของสหรัฐฯ (FDA) ในปี 2566
อ่านเพิ่มเติม:
ประโยชน์ของวิตามินดีในการป้องกันมะเร็งนั้นแตกต่างกันไปตามน้ำหนัก
ฝูงเพนกวินที่ซ่อนอยู่ถูกค้นพบโดยบังเอิญจากภาพถ่ายอวกาศ
จุดดับบนดวงอาทิตย์ขนาดยักษ์กำลังหันเข้าหาโลก มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า