Minkä tahansa huumeiden riippuvuus - olipa kyse sitten alkoholista, tupakasta, opioideista tai laittomista huumeista, kuten kokaiinista - on krooninen sairaus, joka aiheuttaa pakonomaista huumeita etsivää käyttäytymistä, jonka yksilöiden on vaikea tai mahdoton hallita, vaikka he olisivat tietoisia haitallisista, usein tappavista seurauksista. .
Pitkäaikainen käyttö muuttaa aivoalueiden rakennetta, joka liittyy arviointiin, stressiin, päätöksentekoon ja käyttäytymiseen, jolloin huumeiden halun huomioiminen on entistä vaikeampaa.
Olen tutkijatohtori Ming Xun laboratoriossa Chicagon yliopistossa, jossa tutkimme riippuvuutta, tavoitteena löytää tehokas parannuskeino. Nature Biomedical Engineering -lehdessä kuvaamme uutta lähestymistapaa, jonka kehitimme ja testaamme ja joka estää kokaiinin etsimisen hiirissä ja tosiasiallisesti suojaa niitä suurilta annoksilta, jotka muuten olisivat tappavia.
Kuinka geeniterapia voi lopettaa riippuvuuden?
Läsnä ihmisen maksassa ja veressä on luonnollinen entsyymi, nimeltään butyryylikoliiniesteraasi, jota lyhennetään nimellä BChE. Yksi tämän entsyymin tehtävistä on hajottaa tai metaboloida kokaiini aktiivisiksi, vaarattomiksi komponenteiksi. Itse asiassa on olemassa jopa ihmisen mutantti BChE (hBChE), joka on geneettisesti suunniteltu nopeuttamaan huomattavasti kokaiinin metaboliaa. Tämän supermutanttientsyymin odotetaan olevan terapia kokaiiniriippuvuuden hoitamiseksi. Aktiivisen entsyymin toimittaminen addiktioille injektiolla ja tämän entsyymin toiminnan ylläpitäminen elävissä eläimissä on kuitenkin haastavaa.
Joten sen sijaan, että antaisimme entsyymiä eläimille, päätimme suunnitella ihon kantasoluja, jotka kantoivat geeniä BChE-entsyymille. Tällä tavalla ihosolut pystyisivät itse tuottamaan entsyymin ja toimittamaan eläimelle.
Tutkimuksessamme käytimme ensin geeninmuokkaustekniikkaa CRISPR muokataksesi hiiren ihon kantasoluja ja sisällyttämään hBChE-geenin. Nämä muokatut ihosolut tuottivat johdonmukaisia ja korkeita määriä hBChE-proteiinia, jonka ne sitten erittivät. Sitten kasvatimme näitä muokattuja kantasoluja laboratoriossa ja loimme litteän kerroksen ihomaista kudosta, jonka kasvattaminen kesti muutaman päivän.
Kun laboratoriossa kasvatettu iho oli valmis, siirrimme sen isäntäeläimiin, joissa solut vapauttivat huomattavia määriä hBChE: tä veressä yli 10 viikon ajan.
Kun geeniteknisesti muokattu ihonsiirto vapautti hBChE: tä isäntähiirien verenkiertoon, olesimme, että jos hiiri kuluttaisi kokaiinia, entsyymi pilkottaisi lääkkeen nopeasti ennen kuin se voisi laukaista riippuvuutta aiheuttavan ilovasteen aivoissa.
"Immunisointi" kokaiinia vastaan
Kokaiini toimii nostamalla aivojen dopamiinitasoja, mikä johtaa palkkion tunteeseen ja euforiaan, jotka laukaisevat halun enemmän lääkettä.
Eläimet, jotka saivat muokatun ihonsiirron, pystyivät puhdistamaan injektoidut määrät kokaiinia nopeammin kuin kontrollieläimet. Heidän aivoissaan oli myös alhaisempi dopamiinitaso.
Lisäksi hBChE: tä tuottavien solujen ihonsiirrot voivat tehokkaasti vähentää tappavien yliannosten nopeutta 50 prosentista nollaan, kun eläimille injektoitiin korkea, mahdollisesti tappava annos kokaiinia. Kun eläimille annettiin tappava annos, kaikki kontrollieläimet kuolivat, kun taas mikään niistä, jotka saivat suunnitellun ihon, eivät menehtyneet. Oli kuin ihonsiirteen tuottama entsyymi olisi immunisoinut hiiret kokaiinin yliannosta vastaan.
Sitten arvioimme, voivatko hBChE: tä tuottavat solut suojata kokaiinin etsimisen kehittymiseltä. Käytimme hiiriä, jotka on koulutettu paljastamaan mieluummin kokaiinin viettämällä enemmän aikaa kokaiinirikkaassa ympäristössä. Samoilla annostelu- ja koulutusmenetelmillä normaalit eläimet saivat mieluummin kokaiinin, kun taas isäntäeläimillä, joilla oli ihonsiirto, ei ollut tällaista etusijaa, mikä osoittaa, että hBChE-solujen ihonsiirto estää tehokkaasti kokaiinin aiheuttaman palkitsemisen vaikutuksen. Samalla tavoin ihosta peräisin oleva hBChE häiritsee tehokkaasti ja erityisesti kokaiinin etsimisen toistumista 25 päivän lopettamisen jälkeen.
Jotta voimme testata, toimiiko tämä geeniterapiamenetelmä ihmisissä, kasvatimme ihmisen ihon kaltaisia kudoksia primaarisista ihon kantasoluista, joita CRISPR oli muokannut geneettisesti hBChE-tuotannon sallimiseksi.
Meitä rohkaistiin näkemään, että muokatut ihmisen epidermisolut tuottivat suuria määriä hBChE: tä soluissa, joita viljeltiin laboratoriossa ja hiirissä. Tämä viittaa siihen, että ihon geeniterapian käsite voi tulevaisuudessa olla tehokas hoidettaessa kokaiinin väärinkäyttöä ja yliannosta ihmisissä.
Tämän lähestymistavan mukauttaminen ihmisille voisi olla lupaava tapa estää riippuvuus. Mutta ensin on oltava riittävä näyttö siitä, että se toimii hyvin ja jolla on vain vähän sivuvaikutuksia. Samoin ihosolujen suunnittelu alkoholia ja nikotiinia hajottavien entsyymien kanssa voisi olla tehokas strategia myös näiden kahden lääkkeen riippuvuuden ja väärinkäytön hillitsemiseksi.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Qingyao Kong, tutkijatohtori Chicagon yliopiston anestesian ja kriittisen hoidon osastolla
