Dependența de orice drog - fie că este vorba de alcool, tutun, opioide sau droguri ilicite, cum ar fi cocaina - este o boală cronică care determină un comportament compulsiv în căutarea drogurilor, indivizii găsind dificil sau imposibil de controlat chiar și atunci când sunt conștienți de consecințele dăunătoare, adesea mortale .
Utilizarea pe termen lung modifică structura regiunilor creierului legată de judecată, stres, luarea deciziilor și comportament, ceea ce face tot mai dificilă ignorarea poftelor de droguri.
Sunt cercetător postdoctoral în laboratorul Ming Xu de la Universitatea din Chicago, unde studiem dependența, cu scopul de a găsi o cură eficientă. Într-o lucrare din Nature Biomedical Engineering, descriem o nouă abordare, pe care am dezvoltat-o și testat-o, care blochează căutarea cu cocaină la șoareci și îi protejează efectiv de doze mari, care altfel ar fi mortale.
Cum poate terapia genică să oprească dependența?
Prezentă în ficat și sânge uman este o enzimă naturală numită butirilcolinesterază, pe care o prescurtăm ca BChE. Una dintre meseriile acestei enzime este de a descompune sau metaboliza cocaina în componente inactive, inofensive. De fapt, există chiar un BChE uman mutant (hBChE), care a fost conceput 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, livrarea enzimei active către dependenți prin injecție și menținerea acestei enzime funcționale la animalele vii este o provocare.
Deci, în loc să dăm enzima animalelor, am decis să inginerăm celulele stem ale pielii care au transportat gena pentru enzima BChE. În acest fel, celulele pielii ar fi capabile să fabrice singure enzima și să furnizeze animalului.
În studiul nostru, am folosit pentru prima dată tehnica de editare a genelor CRISPR pentru a edita celulele stem ale pielii de mouse și a încorpora gena hBChE. Aceste celule de piele proiectate au produs niveluri consistente și ridicate ale proteinei hBChE, pe care apoi le-au secretat. Apoi am crescut aceste celule stem proiectate în laborator și am creat un strat plat de țesut asemănător pielii, care a durat câteva zile să crească.
Odată ce pielea cultivată de laborator a fost completă, am transplantat-o în animale gazdă, unde celulele au eliberat cantități semnificative de hBChE în sânge timp de mai mult de 10 săptămâni.
Odată cu grefarea pielii proiectată genetic, care eliberează hBChE în fluxul de sânge al șoarecilor gazdă, am emis ipoteza că, dacă șoarecele ar consuma cocaină, enzima ar tăia rapid medicamentul înainte de a putea declanșa răspunsul la plăcere dependență în creier.
„Imunizarea” împotriva cocainei
Cocaina funcționează prin creșterea nivelului de dopamină în creier, care rezultă apoi în sentimente de recompensă și euforie, care declanșează o dorință pentru mai mult din medicament.
Animalele care au primit grefa de piele proiectată au putut să elimine cantități injectate de cocaină mai repede decât animalele de control. Creierul lor a avut, de asemenea, un nivel mai scăzut de dopamină.
Mai mult decât atât, grefele de piele ale celulelor producătoare de hBChE pot scădea efectiv rata de supradoze letale de la 50 la sută la zero atunci când animalelor li s-a injectat o doză mare de potențial letală de cocaină. Atunci când animalelor li s-a administrat o doză letală, toate animalele de control au murit în timp ce niciuna dintre animalele care au primit pielea inginerie nu a pierit. Era ca și cum enzima produsă de grefa pielii ar fi imunizat șoarecii împotriva unei supradoze de cocaină.
Apoi am evaluat dacă celulele producătoare de hBChE pot proteja împotriva dezvoltării căutării cu cocaină. Am folosit șoareci care au fost antrenați să își dezvăluie preferința pentru cocaină, petrecând mai mult timp într-un mediu bogat în cocaină. Sub aceleași proceduri de dozare și de antrenament, animalele normale au dobândit preferință față de cocaină, în timp ce animalele gazdă cu grefă de piele nu au arătat o astfel de preferință, indicând grefa de piele a celulelor hBChE blochează eficient efectul de recompensă indus de cocaină. Într-un mod similar, hBChE-ul derivat din piele perturbe eficient și specific reapariția căutării cu cocaină după 25 de zile de la retragere.
Pentru a testa dacă această abordare a terapiei genice va funcționa la oameni, am crescut țesutul uman asemănător pielii din celulele stem primare ale pielii care au fost editate genetic de CRISPR pentru a permite producerea de hBChE.
Am fost încurajați să vedem că celulele epidermice umane proiectate produceau 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 a supradozajului la oameni în viitor.
Adaptarea acestei abordări pentru oameni ar putea fi o modalitate promițătoare de blocare a dependenței. Dar mai întâi trebuie să avem suficiente dovezi că funcționează bine cu puține efecte secundare. De asemenea, inginerii celulelor pielii cu enzimele care degradează alcoolul și nicotina ar putea fi o strategie eficientă pentru a reduce dependența și abuzul acestor două medicamente.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
Qingyao Kong, cercetător postdoctoral în Departamentul de anestezie și îngrijire critică, Universitatea din Chicago
