Cum poftele de cocaină pot fi blocate cu grefe de piele proiectate genetic

Dependența de orice drog - fie că este vorba despre alcool, tutun, opiacee sau droguri ilicite, cum ar fi cocaină - este o boală cronică care determină un comportament compulsiv de căutare a consumului de droguri, dificultățile sau imposibilitatea controlului, chiar și atunci când sunt conștienți de daunele adesea consecințe mortale.

Utilizarea pe termen lung modifică structura regiunilor cerebrale legate de judecată, stres, luarea deciziilor și comportamentul, ceea ce face din ce în ce mai dificilă ignorarea poftelor de droguri.

Sunt cercetător postdoctoral în laboratorul lui Ming Xu de la Universitatea din Chicago, unde studiem dependența, cu scopul de a găsi un remediu eficient. Într-o lucrare din Natura Inginerie biomedicala, descriem o nouă abordare, pe care am dezvoltat-o ​​și testată, care blochează căutarea de cocaină la șoareci și, de fapt, îi protejează de doze mari care altfel ar fi mortale.

Cum poate terapia genetică să înceteze dependența?

Prezent în ficatul uman și sânge este o enzimă naturală numită butirilcolinesterază, pe care o abreviam ca BChE. Una dintre activitățile acestei enzime este de a descompune sau metaboliza cocaina în componente inactive, inofensive. De fapt, există chiar și o BChE umană mutantă (hBChE), care a fost concepută genetic pentru a accelera foarte mult metabolismul cocainei. Această enzimă super mutantă este de așteptat să devină o terapie pentru tratarea dependenței de cocaină. Cu toate acestea, furnizarea enzimei active dependenților prin injectare și menținerea acestei enzime funcționale la animalele vii este o provocare.

Deci, în loc să dăm enzime animalelor, am decis să inginerăm celulele stem din piele care au transportat gena pentru enzima BChE. În acest fel, celulele pielii ar putea să producă singură enzima și să furnizeze animalul.

În studiul nostru, am folosit mai întâi tehnica de editare a genei CRISPR pentru a edita celulele stem ale pielii mouse-ului și pentru a încorpora gena hBChE. Aceste celule de piele proiectate au produs niveluri coerente și ridicate ale proteinei hBChE, pe care apoi le-au secretat. Apoi, am crescut aceste celule stem din inginerie și am creat un strat plat de țesut asemănător cu pielea, care a durat câteva zile să crească.

Odată ce pielea de laborator a fost completă, am transplantat-o ​​în animalele gazdă, unde celulele au eliberat cantități semnificative de hBChE în sânge pentru mai mult de 10 săptămâni.

Cu grefa de piele produsă genetic, care eliberează hBChE în fluxul sanguin al șoarecilor gazdă, am emis ipoteza că, dacă șoarecele consuma cocaină, enzima ar înghiți rapid drogul înainte de a putea declanșa răspunsul plăcut la plăcerea creierului.

Vezi de asemenea: Dependența de cocaină poate fi cucerită de un nivel complet natural

"Imunizarea" împotriva cocainei

Cocaina funcționează prin creșterea nivelelor de dopamină din creier, rezultând în sentimente de recompensă și euforie, care declanșează o dorință pentru mai multe medicamente.

Animalele care au primit grefa de piele proiectată au reușit să limiteze cantitățile de cocaină injectate mai rapid decât animalele de control. Creierul lor avea, de asemenea, niveluri mai scăzute de dopamină.

Mai mult decât atât, grefele cutanate ale celulelor producătoare de hBChE pot scădea efectiv rata supradozei letale de la 50% la zero atunci când animalele au fost injectate cu o doză ridicată, potențial letală, de cocaină. Atunci când animalele au primit o doză letală, toate animalele de control au murit, în timp ce niciunul dintre animalele care au primit pielea modificată nu a mai murit. Era ca și cum enzima produsă de grefa de piele ar fi imunizat șoarecii împotriva unei supradoze de cocaină.

Apoi am evaluat dacă celulele producătoare de hBChE pot proteja împotriva dezvoltării căutării de cocaină. Am folosit șoareci care au fost instruiți pentru a-și dezvălui preferința pentru cocaină, petrecând mai mult timp într-un mediu bogat în cocaină. În cadrul aceleiași proceduri de dozare și de formare, animalele obișnuite dobândesc preferința față de cocaină, în timp ce animalele gazdă cu grefa de piele nu au prezentat o astfel de preferință, ceea ce indică faptul că grefa cutanată a celulelor hBChE blochează eficient efectul de recompensă indus de cocaină. În mod similar, hBChE derivat de pe piele perturbă în mod eficient și specific recurența căutării de cocaină după 25 de zile de retragere.

Pentru a testa dacă această abordare a terapiei genice va funcționa la om, am crescut țesutul uman de tip piele din celule stem primare din piele care au fost editate genetic de către CRISPR pentru a permite producerea hBChE.

Am fost încurajați să vedem că celulele epidermice umane fabricate au produs cantități mari de hBChE în celulele cultivate în laborator și la șoareci. Acest lucru sugerează că conceptul de terapie genică a pielii poate fi eficient pentru tratarea abuzului de cocaină și supradozajului la om în viitor.

Adaptarea acestei abordări pentru oameni ar putea fi o modalitate promițătoare de a bloca dependența. Dar, mai întâi, trebuie să avem dovezi suficiente că funcționează bine cu puține efecte secundare. De asemenea, celulele de piele ingineresti cu enzimele care degradeaza alcoolul si nicotina ar putea fi o strategie eficienta pentru reducerea dependentei si abuzului de aceste doua medicamente, de asemenea.

Acest articol a fost publicat inițial pe Conversația de către Qingyao Kong. Citiți articolul original aici.