Αν η προηγούμενη γενιά γονιδιακών θεραπειών για τις επιληπτικές διαταραχές έμοιαζε με «επιδιόρθωση hardware», μια νέα μελέτη πάνω στο σύνδρομο GEFS+ (Genetic Epilepsy with Febrile Seizures Plus – Γενετική Επιληψία με Πυρετικούς Σπασμούς Plus) δείχνει πώς θα μπορούσε να μοιάζει το πραγματικό genetic debugging του εγκεφάλου.
Η ερευνητική ομάδα πίσω από τη μελέτη με επικεφαλής τους καθηγητές Gerald Schwank και Hanns Ulrich Zeilhofer και τους ερευνητές Δρ. Lucas Kissling και Δρ. Francesca Pietrafesa στο Ινστιτούτο Φαρμακολογίας και Τοξικολογίας του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης (UZH) κατάφερε να διορθώσει σε αποτελεσματικό βαθμό ένα ελαττωματικό γονίδιο (μια παθολογική μετάλλαξη στο γονίδιο SCN1A) απευθείας μέσα στον εγκέφαλο ζωντανών ποντικών, χρησιμοποιώντας prime editing, μια από τις πιο προηγμένες μορφές γονιδιακής επεξεργασίας που έχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα.
Μέχρι πρόσφατα, οι περισσότερες γονιδιακές θεραπείες λειτουργούσαν σαν εξωτερικά patches, καθώς πρόσθεταν ένα λειτουργικό γονίδιο χωρίς να αγγίζουν το αρχικό πρόβλημα. Η τεχνολογία prime editing, αντίθετα, επιχειρεί κάτι πιο ριζικό, την μόνιμη επιδιόρθωση του γενετικού σφάλματος.
«Τα άτομα με GEFS+ υποφέρουν από πυρετικούς σπασμούς, που συχνά ξεκινούν στην πρώιμη παιδική ηλικία. Μέχρι σήμερα, οι κληρονομικές επιληπτικές διαταραχές αντιμετωπίζονται με φάρμακα που μειώνουν τη συχνότητα των κρίσεων, αλλά συχνά συνοδεύονται από παρενέργειες. Επιπλέον, δεν ανταποκρίνονται όλοι οι ασθενείς καλά στις τρέχουσες θεραπείες», εξηγεί στο WIRED Greece η κα. Ελεονώρα Ιωαννίδη, η οποία συμμετείχε, ως μέλος της ομάδας, στην πραγματοποίησή και ανάλυση της γονιδιακής επιδιόρθωσης. Η έρευνα της Ελληνίδας επιστήμονα επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και τη βελτιστοποίηση εργαλείων, όπως το prime editing, με στόχο τη θεραπεία γενετικών ασθενειών στο ήπαρ και τον εγκέφαλο
Το GEFS+ ανήκει στο ίδιο φάσμα νευρολογικών διαταραχών με το σύνδρομο Dravet. Και στις δύο περιπτώσεις, ο βασικός ένοχος είναι το γονίδιο SCN1A, το οποίο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη NaV1.1, ένα κρίσιμο κανάλι νατρίου που επιτρέπει στους ανασταλτικούς ενδιάμεσους νευρώνες του εγκεφάλου να λειτουργούν σωστά.
«Όταν το γονίδιο δυσλειτουργεί, αυτοί οι νευρώνες αδυνατούν να «φρενάρουν» τη νευρωνική δραστηριότητα, οδηγώντας σε εκρήξεις ηλεκτρικής αστάθειας και επιληπτικές κρίσεις», σημειώνει ο Δρ Κωνσταντίνος Κομπότης, εν ενεργεία επικεφαλής της ομάδας Χρονοβιολογίας και Ύπνου του Ινστιτούτου, ο οποίος συνέβαλε στη μελέτη καθοδηγώντας την εμφύτευση ηλεκτροδίων, καθώς και την καταγραφή και ανάλυση των εγκεφαλικών κυμάτων των ποντικών.
Διορθώνοντας το ίδιο λάθος μέσα στο DNA…
Η διαφορά σε αυτή τη μελέτη είναι ότι οι επιστήμονες δεν προσπάθησαν να προσθέσουν ένα νέο αντίγραφο του γονιδίου, όπως στις κλασικές γονιδιακές θεραπείες. Αντίθετα, επιχείρησαν να διορθώσουν το ίδιο το λάθος μέσα στο DNA.
Η τεχνολογία prime editing θεωρείται από πολλούς η «έκδοση ακριβείας» του CRISPR. Σε αντίθεση με τα συμβατικά gene-editing συστήματα που κόβουν και επανασυνδέουν το DNA δημιουργώντας συχνά ανεπιθύμητες μεταλλάξεις, το prime editing λειτουργεί περισσότερο σαν ένας μοριακός επεξεργαστής κειμένου που εντοπίζει το ελαττωματικό «γράμμα» στον γενετικό κώδικα και το αντικαθιστά χωρίς να ανοίγει πλήρως τη διπλή έλικα.
Η ομάδα πέτυχε περίπου 35% διόρθωση του μεταλλαγμένου DNA στον εγκεφαλικό φλοιό, αλλά στο επίπεδο του mRNA, δηλαδή του λειτουργικού γενετικού μηνύματος που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για να παράγουν πρωτεΐνες, το ποσοστό διόρθωσης ξεπέρασε το 81%. Και όλο αυτό μεταφράστηκε σε ουσιαστική αποκατάσταση της νευρωνικής λειτουργίας.
Οι ερευνητές στόχευσαν τη μετάλλαξη SCN1A-K1270T σε ένα μοντέλο ποντικού με GEFS+. Επειδή όμως η πρωτεΐνη prime editor (μοριακός επεξεργαστής γενετικού κώδικα) είναι πολύ μεγάλη για να χωρέσει σε έναν μόνο φορέα AAV (τροποποιημένους αδενοϊούς που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μεταφορά γονιδίων στα κύτταρα) χρησιμοποίησαν μια προσέγγιση που ονομάζεται split intein, όπου το εργαλείο γονιδιακής επεξεργασίας χωρίστηκε σε δύο τμήματα, μεταφέρθηκε με δύο ξεχωριστούς απενεργοπoιημένους ιούς και επανασυνδέθηκε μέσα στους νευρώνες μετά την εισαγωγή.
Ουσιαστικά, δύο ξεχωριστοί ιοί μεταφέρουν την πρωτεΐνη σε δύο τμήματα στον ίδιο νευρώνα. Μόλις τα δύο τμήματα βρεθούν μαζί, ειδικές πρωτεϊνικές αλληλουχίες λειτουργούν σαν μοριακή κόλλα και τον επανασυνθέτουν.
Οι ερευνητές παρομοιάζουν τη διαδικασία με τη μεταφορά ενός μεγάλου επίπλου σε δύο κομμάτια επειδή δεν χωρά από την πόρτα και τη συναρμολόγησή του αφού περάσει μέσα στο σπίτι.
«Η χορήγηση έγινε απευθείας στις εγκεφαλικές κοιλίες νεογέννητων ποντικών, χρησιμοποιώντας νευρο-ειδικούς υποκινητές ώστε η έκφραση να περιορίζεται στα νευρικά κύτταρα. Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά ακόμη και για τα δεδομένα της σύγχρονης γονιδιακής θεραπείας», λέει η κα. Ελεονώρα Ιωαννίδη.
Η ομάδα πέτυχε περίπου 35% διόρθωση του μεταλλαγμένου DNA στον εγκεφαλικό φλοιό, αλλά στο επίπεδο του mRNA, δηλαδή του λειτουργικού γενετικού μηνύματος που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για να παράγουν πρωτεΐνες, το ποσοστό διόρθωσης ξεπέρασε το 81%. Και όλο αυτό μεταφράστηκε σε ουσιαστική αποκατάσταση της νευρωνικής λειτουργίας.
Η μετάδοση σημάτων από τους ανασταλτικούς ενδιάμεσους νευρώνες βελτιώθηκε σημαντικά, ενώ η συχνότητα των πυρετικών κρίσεων έπεσε από το 78,6% στο 13,3%, πλησιάζοντας σχεδόν τα επίπεδα των υγιών ποντικών.
Ακόμη πιο εντυπωσιακό ήταν το ποσοστό επιβίωσης, καθώς όλα τα θεραπευμένα ζώα επέζησαν, σε αντίθεση με το 80% των ποντικών που έλαβαν placebo.
Το σημαντικότερο στοιχείο της μελέτης είναι η φιλοσοφία της προσέγγισης
Μέχρι πρόσφατα, οι περισσότερες γονιδιακές θεραπείες λειτουργούσαν σαν εξωτερικά patches, καθώς πρόσθεταν ένα λειτουργικό γονίδιο χωρίς να αγγίζουν το αρχικό πρόβλημα. Η τεχνολογία prime editing, αντίθετα, επιχειρεί κάτι πιο ριζικό, την μόνιμη επιδιόρθωση του γενετικού σφάλματος.
Αυτό έχει τεράστιες προεκτάσεις όχι μόνο για την επιληψία αλλά συνολικά για τη νευρολογία. Το SCN1A θεωρείται μία από τις πιο δύσκολες περιπτώσεις γονιδιακής θεραπείας λόγω του μεγάλου μεγέθους του και της εξαιρετικά ευαίσθητης ισορροπίας των νευρωνικών κυκλωμάτων. Αν μια τέτοια στρατηγική μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια στον εγκέφαλο, τότε ανοίγει θεωρητικά ο δρόμος για precision editing σε δεκάδες άλλες νευρογενετικές διαταραχές.
«Δεν είναι τυχαίο», αναφέρει ο Δρ. Κομπότης, «το ότι στο ίδιο τεύχος του περιοδικού κυκλοφόρησε και μια δεύτερη μελέτη, αυτή τη φορά χρησιμοποιώντας base editing για τη διόρθωση μετάλλαξης του SCN1A στο σύνδρομο Dravet. Δύο διαφορετικές τεχνολογίες, δύο διαφορετικές μορφές της ίδιας νόσου, αλλά το ίδιο γονίδιο. Το SCN1A δεν σχετίζεται μόνο με GEFS+ και Dravet, αλλά και με ένα ευρύ κλινικό φάσμα νευρολογικών διαταραχών, από αυτισμό και ημιπληγική ημικρανία, έως αιφνίδιο θάνατο σε επιληπτικούς ασθενείς (SUDEP), και η ίδια μετάλλαξη μπορεί να εκδηλωθεί εντελώς διαφορετικά από ασθενή σε ασθενή. Για αυτές ακριβώς τις περιπτώσεις χρειαζόμαστε εργαλεία ακριβείας, όχι one-size-fits-all λύσεις. Η ταυτόχρονη δημοσίευση των μελετών αναδεικνύει τόσο τον κεντρικό ρόλο του SCN1A στον εγκέφαλο, όσο και την συστηματική στροφή του πεδίου προς στρατηγικές διόρθωσης στη ρίζα μιας νόσου», συμπληρώνει ο Έλληνας επιστήμονας ο οποίος κινείται ερευνητικά σε δύο επίπεδα, από τους μοριακούς μηχανισμούς που ρυθμίζουν τον ύπνο, έως τα νευρωνικά δίκτυα που διαμορφώνουν την εγκεφαλική δραστηριότητα κατά τη διάρκεια του 24ώρου. Πολύ πρόσφατα μάλιστα, μετέβη στην κλινική έρευνα, συμμετέχοντας στην ανάπτυξη καινοτόμων θεραπειών για τη νόσο Πάρκινσον.
Σύμφωνα με τον Δρ Κομπότη, το prime editing είναι ακόμα μια πολύ «φρέσκια» τεχνολογία και οι επιστήμονες πρέπει να αποδείξουν ότι δεν προκαλεί off-target μεταλλάξεις ή μακροχρόνιες επιπτώσεις στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Επιπλέον, η αποτελεσματική διανομή τέτοιων συστημάτων σε δισεκατομμύρια νευρώνες παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της νευροτεχνολογίας.
Ωστόσο, η τεχνολογία έχει ήδη εισέλθει σε κλινικές δοκιμές, όπως στην περίπτωση του PM359, που παραμένει πολλά υποσχόμενο για ασθενείς με χρόνια κοκκιωματώδη νόσο (Δεκέμβριος 2025).
Το κύριο και σταθερό πρόβλημα, όπως επισημαίνουν οι ερευνητές είναι η έλλειψη στρατηγικής για στοχευμένη και μη επεμβατική διανομή θεραπειών στον εγκέφαλο.
Όμως η κατεύθυνση είναι πλέον ξεκάθαρη. Η νευρολογία μετακινείται από τη χημική καταστολή συμπτωμάτων σε στοχευμένες παρεμβάσεις γενετικής ακριβείας. Και για πρώτη φορά, διαταραχές όπως το GEFS+ δεν αντιμετωπίζονται απλώς ως χρόνιες ασθένειες προς διαχείριση, αλλά ως προβλήματα κώδικα που ίσως κάποτε μπορούν πραγματικά να διορθωθούν.
