Як кокаїн тягу може бути заблокована з генетично сконструйованими трансплантатами шкіри

Залежність від будь-якого наркотичного засобу - будь то алкоголь, тютюн, опіоїди або незаконний обіг, як, наприклад, кокаїн - це хронічне захворювання, яке викликає у людей, які шукають наркотики, труднощі або неможливість контролю, навіть якщо вони знають про шкідливі, часто смертельні наслідки.

Довгострокове використання змінює структуру областей мозку, пов'язані з судженням, стресом, прийняттям рішень і поведінкою, що ускладнює ігнорування пристрастей до наркотиків.

Я є доктором дослідника в лабораторії Мін Сю в університеті Чикаго, де ми вивчаємо залежність, з метою пошуку ефективного лікування. У папері в Природа біомедичної інженерії ми описуємо новий підхід, який ми розробили і перевірили, який блокує пошук кокаїну у мишей і фактично захищає їх від високих доз, які інакше були б смертельними.

Як може генна терапія зупинити наркоманію?

Присутні в печінці і крові людини є природним ферментом, який називається бутирилхолінестераза, який ми скорочуємо як BChE. Одним із завдань цього ферменту є розщеплення або метаболізм кокаїну в неактивні, нешкідливі компоненти. Фактично, існує навіть мутантний людський BChE (hBChE), який був генетично сконструйований, щоб значно прискорити метаболізм кокаїну. Цей супер-мутантний фермент, як очікується, стане терапією для лікування кокаїнової залежності. Проте доставляння активного ферменту наркоманам шляхом ін'єкції та підтримання функціонування цього ферменту у живих тварин є складним завданням.

Таким чином, замість того, щоб давати ферменту тваринам, ми вирішили розробити стовбурові клітини шкіри, які перенесли ген ферменту BChE. Таким чином, клітини шкіри зможуть самостійно виробляти фермент і забезпечувати тварину.

У нашому дослідженні ми вперше використали CRISPR для редагування стовбурових клітин шкіри миші та включення гена hBChE. Ці сконструйовані клітини шкіри виробляли послідовний і високий рівень білка hBChE, який вони потім секретували. Потім ми вирощували ці інженерні стовбурові клітини в лабораторії і створювали плоский шар шкірної тканини, для вирощування якої знадобилося кілька днів.

Після завершення лабораторно вирощеної шкіри, ми пересадили її в тварин-господарів, де клітини вивільняли значні кількості hBChE в кров протягом більше 10 тижнів.

З генетично модифікованим трансплантатом шкіри, що вивільняє hBChE в кровотік мишей-господарів, ми припустили, що якщо миша споживає кокаїн, фермент швидко розрізатиме препарат, перш ніж він може викликати захоплюючу реакцію задоволення в мозку.

Див. Також: Залежність від кокаїну може бути завойована повністю природним

“Імунізація” проти кокаїну

Кокаїн працює, підвищуючи рівень дофаміну в головному мозку, в результаті чого виникають почуття нагороди та ейфорії, які викликають тягу до більшої кількості препарату.

Тварини, які отримували інженерний трансплантат шкіри, здатні очищати введені кількості кокаїну швидше, ніж контрольні тварини. Їх мізки також мали більш низькі рівні дофаміну.

Крім того, шкірні трансплантати клітин, що продукують hBChE, можуть ефективно знижувати швидкість передозування з 50% до нуля, коли тваринам вводили високу, потенційно смертельну дозу кокаїну. Коли тваринам давали смертельну дозу, всі контрольні тварини загинули, тоді як жодна з тварин, які отримали інженерну шкіру, не загинула. Як ніби фермент, який продукується шкірним трансплантатом, імунізував мишей проти передозування кокаїну.

Потім ми оцінили, чи можуть клітини, що продукують hBChE, захищати від розвитку кокаїну. Ми використовували мишей, які були навчені виявляти свої переваги до кокаїну, проводячи більше часу у багатій на кокаїн середовищі. У тих же процедурах дозування та тренування звичайні тварини віддавали перевагу кокаїну, тоді як тварини-господарі з шкірним трансплантатом не виявляли такої переваги, що вказує на шкірний трансплантат клітин hBChE ефективно блокує кокаїн-індукований ефект винагороди. Аналогічним чином, hBChE, отриманий з шкіри, ефективно і специфічно порушує рецидив кокаїну після 25 днів відміни.

Щоб перевірити, чи буде цей підхід генної терапії працювати на людях, ми виросли тканини, подібні до людської шкіри, з первинних стовбурових клітин шкіри, які були генетично відредаговані CRISPR, щоб дозволити виробництво hBChE.

Нам було запропоновано побачити, що сконструйовані клітини епідермісу людини продукували великі кількості hBChE в клітинах, культивованих в лабораторії і на мишах. Це говорить про те, що концепція генної терапії шкіри може бути ефективною для лікування зловживань кокаїном і передозування у людини в майбутньому.

Адаптація цього підходу для людей може бути перспективним способом блокувати наркоманію. Але, по-перше, ми повинні мати достатньо доказів того, що вона добре працює з невеликими побічними ефектами. Крім того, інженерні клітини шкіри з ферментами, які розкладають алкоголь і нікотин, можуть бути ефективною стратегією для припинення наркоманії і зловживання цими двома препаратами.

Ця стаття спочатку була опублікована на The Conversation by Qingyao Kong. Читайте оригінальну статтю тут.