Iratkozzon fel hírlevelünkre 
Mi lenne, ha egy hétköznapi ital célzott génterápiák kapcsolójaként szolgálhatna a szervezetben? Amerikai kutatók olyan új biotechnológiai rendszert fejlesztettek, amelyben a koffein képes aktiválni a beépített génszerkesztést – így a jövőben akár egy csésze kávé is szerepet kaphat a rák vagy a cukorbetegség elleni védekezésben.
Az elmúlt évek egyik legfontosabb biológiai áttörését jelentette a CRISPR nevű génszerkesztő technológia kifejlesztése. A Texas A&M Egyetem kutatói a koffeint kapcsolták össze ezzel a technológiával. A cél nem maga a génmódosítás volt, hanem annak a pontos szabályozása, hogy mikor és milyen sejtekben induljon el a folyamat. Így egy csésze kávé is be tudja közvetve indítani a génterápiás kezelés folyamatát.
Fotó: RUSLANAS BARANAUSKAS/SCIENCE PHO / RBU
Kávé és génszerkesztés: szokatlan párosítás
A módszer az úgynevezett kemogenetika elvén alapul. Ez azt jelenti, hogy a kutatók előre „programozott” sejteket hoznak létre, amelyek csak egy meghatározott kémiai jel – jelen esetben a koffein – hatására aktiválódnak. Így a beavatkozás kizárólag azokban a sejtekben történik meg, amelyek erre fel vannak készítve, nem pedig az egész szervezetben. Yubin Zhou professzor és kutatócsoportja olyan rendszert fejlesztett ki, amelyben a koffein külső kapcsolóként működik a génszerkesztés elindításához.
Hogyan indítja el a koffein a génmódosítást?
A folyamat első lépése a sejtek előkészítése. A kutatók génátviteli módszerekkel három fontos elemet juttatnak be a sejtekbe:
- egy speciális, ellenanyagszerű fehérjét (nanobody),
- annak célfehérjéjét,
- valamint magát a CRISPR génszerkesztő rendszert.
Miután ezek a sejten belül termelődni kezdenek, a rendszer készen áll az aktiválásra. Amikor a szervezet körülbelül 20 milligramm koffeinhez jut – például kávéból, csokoládéból vagy üdítőitalból –, a két fehérjekomponens egymáshoz kapcsolódik. Ez a kapcsolódás indítja el a CRISPR működését, amely célzott genetikai módosítást hajt végre. A kutatók szerint ez különösen fontos lehet az immunrendszer T-sejtjeinek szabályozásában. Ezek a sejtek ugyanis képesek „emlékezni” a korábbi fertőzésekre, és kulcsszerepet játszanak a daganatok elleni immunválaszban. Ha működésük külső jelre aktiválhatóvá válik, az új lehetőséget teremthet a célzott immunterápiák számára.
Kapcsoló, amely ki is kapcsolható
A rendszer egyik legfontosabb előnye, hogy nemcsak elindítható, hanem le is állítható a génszerkesztés. A kutatók kimutatták, hogy bizonyos gyógyszerek – például a már régóta szervátültetések után használt immunrendszer-gátló rapamicin – képesek szétválasztani a korábban összekapcsolt fehérjéket. Amikor ez megtörténik, a génszerkesztési folyamat leáll. Ez a szabályozhatóság különösen fontos lehet az orvosi alkalmazásban: ha egy kezelés mellékhatásokat okoz, az orvosok ideiglenesen megszakíthatják a terápiát, majd később újraindíthatják.
A génaktivitás így nem folyamatosan működik, hanem pontosan időzíthető.
„Caffebody”: új eszköz a jövő terápiáihoz
A koffeinre reagáló, mesterségesen kialakított nanobodykat a kutatók „caffebody”-knak nevezik. Ezek a molekulák elméletileg többféle betegség kezelésében is felhasználhatók lehetnek.
- A jövőben például elképzelhető, hogy cukorbetegek szervezetében olyan sejtek működnek majd, amelyek egy csésze kávé hatására fokozzák az inzulintermelést.
- Hasonló elven a daganatellenes T-sejtek aktivitása is szabályozhatóvá válhatna: az orvosok meghatározhatnák, mikor és milyen erősen támadja az immunrendszer a tumorsejteket.
Állatkísérletekben már azt is kimutatták, hogy nemcsak a koffein, hanem annak bomlási termékei – például a csokoládéban is megtalálható teobromin – is képesek aktiválni a rendszert.
Precízebb irányítás a génterápiában
Korábban is léteztek olyan próbálkozások, amelyek kis molekulákkal igyekeztek szabályozni a génszerkesztést, ám az új megközelítés a kutatók szerint jóval pontosabb vezérlést tesz lehetővé. A koffein hatása csak néhány órán át tart – nagyjából addig, amíg a szervezet lebontja –, így a génszerkesztés időablaka természetes módon korlátozott. Ezt követően egy másik gyógyszerrel teljesen leállítható a folyamat, ami ritkán elérhető szintű „indítás–leállítás” kontrollt biztosít. Bár a módszer még kísérleti fázisban van, a kutatók szerint új irányt nyithat a gén- és sejtterápiák fejlesztésében. Ha a további vizsgálatok is sikeresek lesznek, a jövő orvoslásában akár a mindennapi étrend ezen egyszerű eleme is szerepet játszhat a precíziós kezelések irányításában - jelent meg a Science Daily oldalán.
