Naykowczyni Magdalena D─ůbrowska w labolatorum

Polska naukowczyni wykorzystuje innowacyjne metody edycji genomu

Choroby poliglutaminowe (poliQ) stanowi─ů grup─Ö rzadkich chor├│b genetycznych, kt├│re prowadz─ů do obumierania kom├│rek w m├│zgu. Pomimo d┼éugoletnich bada┼ä, s─ů one obecnie nieuleczalne. Wielu naukowc├│w zg┼é─Öbia mechanizmy ich powstawania, zmierzaj─ůc do opracowania metod ich leczenia. W┼Ťr├│d nich jest polska naukowczyni - mgr Magdalena D─ůbrowska, stypendystka ÔÇ»21. edycji programu LÔÇÖOr├ęal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki, kt├│ra w swoich eksperymentach korzysta z innowacyjnych metod do usuwania niepo┼╝─ůdanych mutacji w genomie.

Choroby poliglutaminowe, sk─ůd si─Ö bior─ů?

Choroby poliglutaminowe (poliQ) powstaj─ů w wyniku mutacji polegaj─ůcej na zwi─Ökszeniu liczby powt├│rze┼ä tr├│jki nukleotyd├│w CAG, kt├│re koduj─ů glutamin─Ö. Obecnie mo┼╝emy wyr├│┼╝ni─ç 9 r├│┼╝nych chor├│b poliQ: choroba Huntingtona, ataksje rdzeniowo-m├│┼╝d┼╝kowe typu 1, 2, 3, 6, 7, 17, zanik czerwienno-z─Öbaty i rdzeniowo-opuszkowy zanik mi─Ö┼Ťni. Za wyj─ůtkiem ostatniej, kt├│rej dziedziczenie jest sprz─Ö┼╝one z p┼éci─ů, choroby te s─ů dziedziczone w spos├│b autosomalny dominuj─ůcy, a cz─Östo┼Ť─ç wyst─Öpowania chor├│b poliQ szacuje si─Ö na oko┼éo 1ÔÇô10 przypadk├│w na 100 000 ludzi.

Spo┼Ťr├│d tych zaburze┼ä, choroba Huntingtona i ataksje rdzeniowo-m├│┼╝d┼╝kowe maj─ů najwi─Öksz─ů cz─Östo┼Ť─ç wyst─Öpowania na ┼Ťwiecie, inne choroby dominuj─ů w okre┼Ťlonych obszarach geograficznych. Pomimo tego, ┼╝e w sk┼éad chor├│b poliQ wchodzi dziewi─Ö─ç r├│┼╝nych chor├│b neurodegeneracyjnych, ka┼╝da z nich ma sw├│j w┼éasny gen sprawczy zlokalizowany na  r├│┼╝nych chromosomach oraz inny pr├│g liczby powt├│rze┼ä, kt├│re wywo┼éuj─ů chorob─Ö. W przypadku choroby Huntingtona ten pr├│g to 36 do 39 powt├│rze┼ä. Przekroczenie tych d┼éugo┼Ťci powoduje powstanie zmutowanego bia┼éka z wyd┼éu┼╝on─ů sekwencj─ů ci─ůgu CAG. Objawy chor├│b poliQ zwi─ůzane s─ů g┼é├│wnie z upo┼Ťledzeniem funkcjonowania uk┼éadu nerwowego na skutek akumulacji zmutowanego bia┼éka w kom├│rkach neuronalnych.

Obecnie choroby poliQ s─ů nieuleczalne.

o┼╝liwe jest jedynie umiarkowane niwelowanie ich objaw├│w. Utrudnieniem w opracowaniu leczenia jest ÔÇ×trudnaÔÇŁ sekwencja CAG oraz ich genetyczne pod┼éo┼╝e. Pomimo mo┼╝liwo┼Ťci nazwania i zlokalizowania gen├│w odpowiedzialnych za choroby poliglutaminowe, mechanizmy ich powstawania nie s─ů do ko┼äca znane.

Modelowanie sekwencji powtórzeń CAG

Mgr Magdalena D─ůbrowska, stypendystka 21. edycji Programu LÔÇÖOr├ęal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki w kategorii doktoranckiej, w swojej pracy badawczej zajmuje si─Ö wykorzystaniem narz─Ödzi do edycji genomu w eksperymentalnej terapii chor├│b poliglutaminowych. W badaniach wykorzystuje technologi─Ö CRISPR-Cas, kt├│ra umo┼╝liwia modulowanie d┼éugo┼Ťci sekwencji powt├│rze┼ä CAG w kom├│rkach pozyskanych od pacjent├│w cierpi─ůcych na choroby poliQ.

CRISPR-Cas9 to molekularne no┼╝yczki, dzi─Öki kt├│rym mo┼╝liwe jest wykonanie ci─Öcia we wskazanym miejscu genomu. Ta metoda wykorzystywana jest przy tworzeniu nowych modeli kom├│rkowych i zwierz─Öcych oraz przy terapii chor├│b genetycznych. Magdalena D─ůbrowska wykorzystuje t─Ö technologi─Ö do┬áindukowania p─Ökni─Ö─ç nici DNA w obszarze sekwencji powt├│rze┼ä CAG. Powoduje to jej wyci─Öcie, skr├│cenie lub wyd┼éu┼╝enie.

Nowatorska metoda qEva-CRISPR polskiej badaczki

Mgr Magdalena D─ůbrowska opracowuje potencjaln─ů terapi─Ö dla wszystkich chor├│b poliQ. Innowacyjno┼Ť─ç jej bada┼ä polega na u┼╝ywaniu technologii CRISPR-Cas do indukcji p─Ökni─Ö─ç nici DNA w obszarze powt├│rze┼ä oraz do badania wp┼éywu innych gen├│w na modulowanie d┼éugo┼Ťci sekwencji CAG. Stypendystka jako pierwsza stworzy┼éa potencjalne podej┼Ťcie terapeutyczne dla chor├│b poliQ, kt├│re polega┼éo na wykorzystaniu zmodyfikowanej wersji nukleazy Cas9 tzw. Nikaza Cas9, do wyci─Öcia zmutowanej sekwencji CAG w kom├│rkach pochodz─ůcych od pacjent├│w dotkni─Ötych chorob─ů Huntingtona.

To podej┼Ťcie okaza┼éo si─Ö efektywne, a co najwa┼╝niejsze nie powodowa┼éo efekt├│w ubocznych. Wyniki uzyskane z tych bada┼ä zrodzi┼éy pytania o to, jakie mechanizmy bior─ů udzia┼é w naprawie p─Ökni─Ö─ç nici DNA w obszarze sekwencji powt├│rze┼ä CAG oraz jak efektywnie wykrywa─ç mutacje w tym ÔÇ×trudnymÔÇŁ obszarze genomu. Odpowiedzi─ů na ostanie by┼éo stworzenie przez stypendystk─Ö nowej metody na polu in┼╝ynierii genetycznej o nazwie qEva-CRISPR.

Metoda qEva-CRISPR jest dedykowana do wykrywania mutacji spowodowanych przez system CRISPR-Cas9 w r├│┼╝nych obszarach genomu, r├│wnie┼╝ w sekwencjach powtarzaj─ůcych si─Ö. Jest prosta w obs┼éudze, posiada protok├│┼é dopasowany do ka┼╝dego rodzaju kom├│rek i co najwa┼╝niejsze pozwala w tym samym czasie wykry─ç zmiany w sekwencji celowanej, jak r├│wnie┼╝ w sekwencjach poza planowanym miejscem ci─Öcia. U┼éatwia rutynow─ů prac─Ö z technologi─ů CRISPR-Cas9 w laboratorium i pozwala dok┼éadniej zbada─ç wci─ů┼╝ nie do ko┼äca poznane efekty edycji.

Czy powstanie nowa strategia terapeutyczna?

Obecnie naukowczyni prowadzi badania nad poznaniem/ zrozumieniem mechanizm├│w naprawy DNA, kt├│re s─ů odpowiedzialne za skracanie lub wyd┼éu┼╝anie sekwencji powtarzaj─ůcej si─Ö po indukcji p─Ökni─Ö─ç nici DNA w tym obszarze. Wiedza uzyskana podczas bada┼ä pozwoli na sterowanie tymi mechanizmami, co mo┼╝e doprowadzi─ç do preferencyjnego skracania wyd┼éu┼╝onej sekwencji CAG. Jest to nowatorskie podej┼Ťcie, kt├│re mo┼╝e sta─ç si─Ö podstaw─ů do stworzenia nowej strategii terapeutycznej.

Za swoje osi─ůgni─Öcia naukowe Mgr Magdalena D─ůbrowska otrzyma┼éa w 2018 r. nagrod─Ö przyznawan─ů przez Komitet Biotechnologii PAN im. Wac┼éawa Szybalskiego za najlepsz─ů prac─Ö eksperymentaln─ů wykonan─ů w polskim laboratorium w oraz Nagrod─Ö Pozna┼äskiego Oddzia┼éu Polskiej Akademii Nauk za najlepsz─ů oryginaln─ů prac─Ö tw├│rcz─ů z obszaru nauk biologicznych i rolniczych. W 2021 roku otrzyma┼éa stypendiumÔÇ»21. edycjiÔÇ»programu LÔÇÖOr├ęal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki┬áw kategorii doktoranckiej za projekt badawczy┬áÔÇ×Wykorzystanie narz─Ödzi do edycji genomu w eksperymentalnej terapii chor├│b poliglutaminowychÔÇŁ. Osi─ůgni─Öcia mgr Magdaleny D─ůbrowskiej zosta┼éy docenione tak┼╝e przez magazyn Forbes Women. Naukowczyni zosta┼éa wyr├│┼╝niona w publikowanej corocznie Li┼Ťcie 100 Kobiet Roku, uwzgl─Ödniaj─ůcej polityczne liderki, aktywistki, przedstawicielki biznesu i nauki, artystki i innowatorki.