A tudósok meghatározzák a halálos légzőszervi rendellenesség okát, amely kékre változtatja a csecsemők ajkát és bőrét

A tudósok a CRISPR/Cas9 nevű génszerkesztő módszerrel olyan egereket állítottak elő, amelyek hűen utánozzák az újszülöttek halálos légzési rendellenességét, amely ajkukat és bőrüket kékre váltja. Az új laboratóriumi modell lehetővé tette a kutatók számára, hogy meghatározzák a betegség okát, és kifejlesszenek egy potenciálisan szükséges és nagyon szükséges nanorészecske-alapú kezelést.

tudósok

A Cincinnati Gyermekkórház Orvosi Központjának kutatói szerint a legtöbb esetben nem kezelhető, a pulmonalis vénák eltérésével (ACDMPV) szenvedő alveoláris kapilláris diszplázia és a pulmonalis vénák diszpozíciója (ACDMPV) általában a csecsemőket éri. A betegség éhezteti a tüdő oxigénrendszerét, miután a tüdő erei nem alakulnak ki megfelelően a szervfejlődés során. Az alveoláris kapillárisoknak nevezett apró erek hiánya hipoxiát, gyulladást és halált okoz.

A tüdőtranszplantáción kívül nincs más hatékony kezelés, ezért sürgős az új terápiák szükségessége. Meghatároztunk egy nanorészecskés terápiás stratégiát az alveoláris kapillárisok számának növelése és a légzési funkció megőrzése érdekében a veleszületett tüdőbetegségben szenvedő csecsemők legalább egy részénél. "

Vlad Kalinichenko, Ph.D., a Cincinnati Gyermek Perinatális Intézet Tüdőregeneratív Orvostudományi Központjában és vezető tanulmányi nyomozó

A betegség régóta kapcsolódik a FOXF1 gén mutációihoz, amely az embrionális tüdőfejlődés fontos szabályozója. A kutatók szerint a tanulmányig fennmaradó rejtély pontos mikrobiológiai folyamatok, amelyek táplálják az ACDMPV-t.

A STAT3 kapcsolat feltárása

Pawel Stankiewicz, MD, a houstoni Baylori Orvosi Főiskola csapatával együttműködve a Kalinichenko laboratórium elemezte az emberi ACDMPV esetek genetikai információit, hogy előállítsa az ACDMPV első klinikailag releváns állatmodelljét. CRISPR/Cas9-et használtak az emberi FOXF1 mutációk újrateremtésére az egérben. A CRISPR-Cas9 lehetővé teszi a pontos génszerkesztést egy enzim alkalmazásával a DNS-szekvencia egyes szakaszainak kivágására és a laza végek újracsatolására a kívánt ponton a sejt genetikai felépítésének megváltoztatásához.

Az ACDMPV betegség klinikailag pontos egérmodelljei lehetővé tették a tudósok számára, hogy leküzdjék a betegség kialakulásának megértését, írták a szerzők.

A munka a biológiai vizsgálatokból származó klinikai és laboratóriumi adatok kiterjedt bioinformatikai elemzéseire is támaszkodott. Ez magában foglalja a ChIP-Seq nevű technikát (amely a fehérje-DNS kölcsönhatásokat elemzi), és az egész exom szekvenálását (amely feltárja a gének összes fehérjét kódoló régiójának elrendezését).

Kapcsolódó történetek

A tüdősejtekben az FOXF1 génhez kapcsolt fehérje-DNS kölcsönhatások tanulmányozásával a tanulmány szerzői egy specifikus pontmutációt találtak az FOXF1 részvételével az FOXF1 nukleáris fehérjéjének S52F DNS-kötő helyén. A mutáció blokkolta a pulmonális erek képződésében részt vevő több downstream célgén molekuláris jelátvitelét.

Azt is felfedezték, hogy az S52F FOXF1 mutáns fehérje nem lépett kölcsönhatásba az STAT3 nevű fehérjével. A kapcsolat kritikus fontosságú az erek fejlődésének stimulálásához az újszülött tüdőben. Ez a STAT3 hiányához vezetett a tüdő kialakulásában és a pulmonalis keringési rendszer nem megfelelő kialakulásában.

A kutatók STAT3-hiányt is találtak az ACDMPV-betegek adományozott mintáiban, akiknek specifikus pontmutációi voltak a FOXF1 génben. A szerzők elmélete szerint az újszülött egerek STAT3-mal történő kezelése serkenti a vérerek fejlődését a tüdőben, de meg kellett találniuk, hogyan lehet a fehérjét a tüdőbe juttatni.

STAT3 nanorészecske oldat

A kutatók a nanorészecske-technológia felé fordultak, hogy STAT3 mini-gént juttassanak az újszülött egerek tüdejébe. Új készítményt hoztak létre az úgynevezett polietilén-imin (PEI) nanorészecskék számára.

A zselatinszerű PEI nanorészecskék terápiás genetikai anyagot vihetnek a test különböző részeire, ha intravénásan adják be őket a betegeknek. A tanulmány szerzői szerint a PEI nanorészecskék különböző összetételeit jelenleg felnőtt intézmények rákos megbetegedéseivel kapcsolatos klinikai vizsgálatok során tesztelik más intézményekben.

A STAT3 DNS terápiás beadása újszülött egereknek S52F FOXF1 mutációval visszaállította az endoteliális sejtek pulmonális erek képző képességét. Ez serkentette az erek növekedését az állatokban és az alveolárisnak nevezett légzsákok kialakulását.

"Ha a PEI nanorészecskék hatékonyságát megerősítik a felnőttkori rák esetében zajló klinikai vizsgálatok, akkor a PEI fontolóra vehető az STD3 génterápiában ACDMPV-s csecsemőknél" - mondta Kalinichenko. "Figyelembe véve, hogy az ACDMPV ritka betegség, multicentrikus klinikai vizsgálatra lenne szükség a STAT3 génterápia hatékonyságának értékeléséhez ACDMPV újszülötteknél és csecsemőknél."