Genomica a revoluționat deja numeroase domenii medicale. Vă prezint câteva exemple.
Cancer
Tratamentul clasic al cancerului include de obicei o combinație de chirurgie, pentru îndepărtarea tumorii, chimioterapie, care folosește medicamente pentru a distruge celulele canceroase, și radioterapie, ce utilizează radiații pentru a micșora sau elimina tumorile.
Genomica a schimbat această abordare, concentrându-se pe mutațiile genetice care cauzează cancerul. Prin analiza întregului genom al celulelor canceroase, geneticienii, în colaborare cu bioinformaticienii, pot identifica mutațiile specifice asociate cancerului și pot adapta tratamentele astfel încât să țintească direct aceste mutații genetice.
Aici trebuie sa deschid o paranteză largă și să vorbim despre vaccinurile pentru tratarea cancerului. Conceptul unui vaccin împotriva cancerului poate părea revoluționar, dar fundamentul său se află în știința imunologică bine stabilită. Spre deosebire de vaccinurile tradiționale care previn bolile infecțioase, vaccinurile împotriva cancerului își propun să antreneze sistemul imunitar să recunoască și să distrugă celulele canceroase prin țintirea unor antigene specifice – molecule care acționează ca markeri celulari, fiind prezente pe suprafața celulelor tumorale, dar absente pe țesutul normal.
În anul acesta, mai multe vaccinuri candidate au intrat în faze avansate de testare clinică, ca formă de tratament pentru cazurile agresive de cancer de sân, ovarian sau plămâni[1]. Vaccinurile introduc peptide modificate, secvențe de ARNm sau plasmide ADN (mici molecule circulare de ADN dublu-catenar, obținute sintetic în laborator) care stimulează limfocitele T ale organismului să recunoască și să atace selectiv celulele canceroase.
Aceste terapii nu sunt destinate să înlocuiască tratamentele existente, precum chimioterapia sau radioterapia, ci să sporească capacitatea sistemului imunitar de a preveni reapariția cancerului – în special în cazurile cu risc ridicat de recurență. Vaccinarea împotriva cancerului nu este doar de a induce un răspuns imun temporar, ci de a crea o supraveghere imună care să prevină reapariția tumorii la ani de la tratamentul inițial.
Boli cardiace
Cercetările genomice au identificat peste 150 de gene asociate cu afecțiuni ereditare, precum cardiomiopatiile, sindroamele de aritmie sau anevrisme de aortă.
Farmacogenomica
Studiază modul în care variațiile genetice influențează metabolizarea medicamentelor, ajutând la ajustarea dozelor sau alegerea altor medicamente pentru a minimiza efectele adverse și a maximiza eficiența.
Studiul procesul de imbatrănire
Telomerele, structuri esențiale de la capetele cromozomilor, se scurtează progresiv cu fiecare diviziune celulară (datorită mecanismului incomplet de replicare a capetelor ADN-ului de către enzimei polimeraza ADN), contribuind la senescență celulară și îmbătrânire. Tehnologia PacBio HiFi sequencing revoluționează studiul telomerelor, permițând măsurarea lor la rezoluție de nucleotide și identificarea variațiilor lor genetice (TVSs), care pot afecta protecția cromozomilor și accelera disfuncțiile asociate îmbătrânirii.[2]
Sănătate preventivă
Prin utilizarea așa-numitelor scoruri de risc poligenic (obținute în urma studiilor GWAS Genome-wide association studies, studii populaționale care asociază mutații din ADN cu anumite boli), putem estima riscul unei persoane de a dezvolta diverse boli precum diabetul, bolile cardiovasculare, Alzheimer sau chiar anumite tipuri de cancer.
De exemplu, o persoană cu un scor de risc ridicat pentru boli de inimă poate fi sfătuită să adopte un stil de viață mai sănătos sau să facă controale medicale regulate. Această medicină personalizată poate salva vieți prin prevenirea bolilor înainte ca acestea să devină grave.
Terapia genică: un tratament revoluționar
Terapia genică, care presupune modificarea ADN-ului unei persoane pentru a trata sau chiar vindeca boli genetice, prin înlocuirea genelor defecte. Acest tratament vizează în mod primar afecțiunile cauzate de o singura genă (etiologie monogenică).
Un caz concret este anemia falciformă (siclemia), o boală ereditară rară și gravă a sângelui, care afectează aproximativ 8 milioane de persoane la nivel mondial. Această afecțiune este cauzată de mutația unei singure nucleotide A ce e înlocuită cu T aflată în exonul 1 al genei HBB, care codifică lanțul beta al hemoglobinei, pe cromozomul 11. Această modificare transformă codonul CAG (pentru acid glutamic – Glu) în CTG (pentru valină – Val) în poziția a 6-a a lanțului beta, afectând astfel forma și funcția globulelor roșii.
Corecția genică pentru aceasta boală a fost aprobată din 2023, folosind CRISPR/Cas9[3].
CRISPR/Cas9 este o tehnologie de editare genetică derivată din sistemul natural de apărare al bacteriilor, un foarfece molecular, care folosește o enzimă (Cas9) ghidată de un ARN specific pentru a tăia ADN-ul într-o secvență țintă. Aceasta permite modificarea precisă a genomului prin adăugarea unor gene noi, eliminarea unor secvențe nedorite sau corectarea mutațiilor genetice.(CRISPR e acronim pentru Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)
Tratamentul Casgevy[4] profită de o particularitate a biologiei umane: avem două seturi separate de gene pentru producerea hemoglobinei. În timpul dezvoltării fetale, oamenii produc un tip diferit de hemoglobină, mai eficientă în extragerea oxigenului din sângele mamei prin placentă. După naștere, la majoritatea oamenilor, această genă este dezactivată, iar producția de hemoglobină adultă preia treptat controlul, înlocuind hemoglobina fetală în câteva luni. Acesta este motivul pentru care nou-născuții sunt sănătoși. Casgevy folosește editarea genomului bazată pe CRISPR pentru a elimina regulatorul care împiedică celulele stem hematopoetice să producă hemoglobină fetală.
Concret, celulele stem hematopoietice sunt colectate de la pacient, de obicei din sângele periferic, după administrarea unui medicament care stimulează eliberarea acestora din măduva osoasă. Apoi, sunt editate genetic folosind tehnologia CRISPR-Cas9 pentru a dezactiva regiunea genomului care inhibă producția de hemoglobină fetală. Celulele editate, capabile acum să producă hemoglobină fetală, sunt reintroduse în organism printr perfuzie intravenoasă. Aceste celulele editate migrează spre măduva osoasă, unde încep să producă globule roșii cu hemoglobină fetală. Aceasta înlocuiește hemoglobina defectă, prevenind deformarea globulelor roșii și simptomele bolii.
[1] https://www.uwcvi.org/post/2024-a-year-of-clinical-breakthroughs-at-the-cancer-vaccine-institute
[2] https://doi.org/10.1038/s41467-023-35823-7
[3] https://medlineplus.gov/genetics/understanding/genomicresearch/genomeediting/
[4] https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-gene-therapies-treat-patients-sickle-cell-disease
Acest material a fost publicat de autoare și pe contributors.ro
Citește și:
- Despre vaccinuri
- Genetica și Genomica | Limbajul Vieții, Tehnologiile Viitorului și Rolul Uman în Descifrarea ADN-ului (Partea I)
