Jak mohou být kokainové chutě blokovány geneticky upravenými kožními štěpy

Závislost na jakékoli droze - ať už se jedná o alkohol, tabák, opioidy nebo nelegální drogy, jako je kokain - je chronické onemocnění, které způsobuje, že kompulzivní chování při hledání drog je pro ně obtížné nebo nemožné kontrolovat, i když jsou si vědomi škodlivých, často smrtelné následky.

Dlouhodobé užívání mění strukturu oblastí mozku spojených s úsudkem, stresem, rozhodováním a chováním, takže je stále obtížnější ignorovat touhu po drogách.

Jsem postdoktorandský vědec v laboratoři Ming Xu na univerzitě v Chicagu, kde studujeme závislost s cílem najít účinný lék. V papíru Příroda Biomedicínské inženýrství, popisujeme nový přístup, který jsme vyvinuli a testovali, který blokuje hledání kokainu u myší a skutečně je chrání před vysokými dávkami, které by jinak byly smrtelné.

Jak může Gene terapie zastavit závislost?

Přítomný v lidských játrech a krvi je přirozený enzym zvaný butyrylcholinesteráza, který označujeme jako BChE. Jedním z úkolů tohoto enzymu je rozkládat nebo metabolizovat kokain na neaktivní, neškodné složky. Ve skutečnosti existuje i mutantní lidský BChE (hBChE), který byl geneticky upraven tak, aby výrazně urychlil metabolismus kokainu. Očekává se, že tento super mutantní enzym se stane terapií pro léčbu závislosti na kokainu. Dodávání aktivního enzymu závislým na injekci a udržování tohoto enzymu v živých zvířatech je však náročné.

Namísto dávání enzymu zvířatům jsme se rozhodli vytvořit kožní kmenové buňky, které nesly gen pro enzym BChE. Tímto způsobem by kožní buňky byly schopny vyrábět enzym samotný a dodávat zvířeti.

V naší studii jsme nejprve použili techniku ​​CRISPR pro editaci genových buněk myší kůže a začlenili gen hBChE. Tyto upravené kožní buňky produkovaly konzistentní a vysoké hladiny proteinu hBChE, které pak vylučovaly. Pak jsme tyto laboratorní kmenové buňky vyrostli v laboratoři a vytvořili jsme rovnou vrstvu kožní tkáně, která trvala několik dní.

Jakmile byla dokončena laboratorní pleť, transplantovali jsme ji do hostitelských zvířat, kde buňky uvolnily významná množství hBChE do krve déle než 10 týdnů.

S geneticky upraveným kožním štěpem uvolňujícím hBChE do krevního oběhu hostitelských myší jsme předpokládali, že pokud by myš spotřebovala kokain, enzym by rychle rozdrtil lék dříve, než by mohl vyvolat návykovou reakci v mozku.

Viz také: Závislost na kokainu může být podmaněna zcela přirozenou výškou

„Imunizace“ proti kokainu

Kokain působí tak, že zvyšuje hladiny dopaminu v mozku, což má za následek pocity odměny a euforie, které vyvolávají touhu po více léku.

Zvířata, která dostala upravený kožní štěp, byla schopna rychleji odstranit injikovaná množství kokainu než kontrolní zvířata. Jejich mozky měly také nižší hladiny dopaminu.

Kromě toho mohou kožní štěpy buněk produkujících hBChE účinně snížit rychlost smrtelných předávkování z 50% na nulu, když byla zvířata injikována s vysokou, potenciálně letální dávkou kokainu. Když byla zvířatům podána smrtelná dávka, všechna kontrolní zvířata zemřela, zatímco žádné ze zvířat, které dostaly upravenou kůži, nezhynulo. Jako by enzym produkovaný kožním štěpem imunizoval myši proti předávkování kokainem.

Pak jsme posoudili, zda buňky produkující hBChE mohou chránit před vývojem kokainu. Použili jsme myši, které byly trénovány, aby odhalily jejich preferenci pro kokain tím, že tráví více času v prostředí bohatém na kokain. Za stejných dávek a tréninkových postupů získaly normální zvířata přednost kokainu, zatímco hostitelská zvířata s kožním štěpem nevykazovala žádnou takovou preferenci, což naznačuje, že kožní štěp buněk hBChE účinně blokuje účinek odměny vyvolaný kokainem. Podobným způsobem hBChE pocházející z kůže účinně a specificky narušuje opakovaný výskyt kokainu po 25 dnech od vysazení.

Abychom otestovali, zda tento přístup genové terapie bude fungovat u lidí, pěstovali jsme tkáň podobnou lidské kůži z primárních kožních kmenových buněk, které byly geneticky upraveny CRISPR, aby byla umožněna produkce hBChE.

Byli jsme povzbuzeni, aby zjistili, že vytvořené lidské epidermální buňky produkovaly velké množství hBChE v buňkách kultivovaných v laboratoři a na myších. To naznačuje, že koncept genové terapie kůže může být účinný v léčbě zneužívání kokainu a předávkování u lidí v budoucnosti.

Přizpůsobení tohoto přístupu pro člověka by mohlo být slibným způsobem blokování závislosti. Nejdříve však musíme mít dostatečné důkazy, že funguje dobře s několika vedlejšími účinky. Stejně tak by mohlo být účinnou strategií pro potlačení závislosti a zneužívání těchto dvou léků také inženýrství kožních buněk s enzymy, které degradují alkohol a nikotin.

Tento článek byl původně publikován na The Conversation by Qingyao Kong. Přečtěte si originální článek zde.