Пристрастяването към всяко наркотично вещество - било то алкохол, тютюн, опиоиди или незаконни наркотици, като кокаин - е хронично заболяване, което причинява натрапчиво поведение за търсене на наркотици, които хората намират трудно или невъзможно да контролират, дори когато са наясно с вредните, често смъртоносни последици,
Дългосрочната употреба променя структурата на мозъчните региони, свързана с преценка, стрес, вземане на решения и поведение, което прави все по-трудно да се игнорира желанието за наркотици.
Аз съм докторантура в лабораторията на Минг Сю в Чикагския университет, където изучаваме зависимостта, с цел да намерим ефективно лечение. В статия в Nature Biomedical Engineering ние описваме нов подход, който разработихме и тествахме, който блокира търсенето на кокаин при мишки и всъщност ги предпазва от високи дози, които в противен случай биха били смъртоносни.
Как може генната терапия да спре пристрастяването?
Присъства в черния дроб и кръвта на човека е естествен ензим, наречен бутирилхолинестераза, който съкращаваме като BChE. Една от задачите на този ензим е да разгражда или метаболизира кокаина до неактивни, безвредни компоненти. Всъщност има дори мутант на човешки BChE (hBChE), който е генетично проектиран, за да ускори значително метаболизма на кокаина. Очаква се този супермутанен ензим да се превърне в терапия за лечение на пристрастяване към кокаин. Предоставянето на активния ензим на зависимите чрез инжектиране и поддържането на този ензим при живи животни е предизвикателство.
Така че вместо да дадем ензима на животните, решихме да инжектираме стволови клетки на кожата, които носят гена за ензима BChE. По този начин клетките на кожата биха могли да произвеждат ензима сами и да снабдяват животното.
В нашето проучване за първи път използвахме метода за редактиране на гени CRISPR, за да редактираме стволови клетки на мишката и да включим hBChE гена. Тези инженерни кожни клетки произвеждат постоянни и високи нива на hBChE протеин, който след това секретират. След това израснахме тези инженерни стволови клетки в лабораторията и създадохме плосък слой от тъкан, подобна на кожата, която отне няколко дни, за да расте.
След като завършената от лабораторията кожа завърши, я трансплантирахме в животни-гостоприемници, където клетките освобождават значителни количества hBChE в кръв за повече от 10 седмици.
С генетично проектирания кожен присадък, освобождаващ hBChE в кръвния поток на мишките-гостоприемници, ние предположихме, че ако мишката консумира кокаин, ензимът бързо ще разграби лекарството, преди да може да предизвика пристрастяващата реакция на удоволствието в мозъка.
„Имунизиране“ срещу кокаин
Кокаинът действа като повишава нивата на допамин в мозъка, което след това води до чувство за възнаграждение и еуфория, които предизвикват желание за повече от наркотиците.
Животните, които са получили инженерния присадка на кожата, успяха да изчистят инжектираните количества кокаин по-бързо от контролните животни. Техният мозък също имаше по-ниски нива на допамин.
Освен това кожните присадки на клетки, произвеждащи hBChE, могат ефективно да намалят скоростта на смъртоносно предозиране от 50 процента до нула, когато животните са били инжектирани с висока, потенциално смъртоносна доза кокаин. Когато на животните се даде смъртоносна доза, всички контролни животни умряха, докато никое от животните, които получиха инженерната кожа, не загина. Сякаш ензимът, произведен от кожния присадък, е имунизирал мишките срещу предозиране с кокаин.
След това оценихме дали клетките, произвеждащи hBChE, могат да предпазят от развитието на търсене на кокаин. Използвахме мишки, които бяха обучени, за да разкрием предпочитанията си към кокаина, прекарвайки повече време в богата на кокаин среда. При същите процедури за дозиране и обучение, нормалните животни придобиват предпочитание пред кокаина, докато животните-домакини с присадката на кожата не показват такова предпочитание, което показва, че кожният присадък на hBChE-клетките ефективно блокира индуцирания от кокаин ефект на възнаграждение. По подобен начин, получената от кожата hBChE ефективно и специфично нарушава повторното търсене на кокаин след 25 дни отнемане.
За да проверим дали този подход за генна терапия ще работи при хора, ние израстваме човешка кожа като тъкан от първични стволови клетки на кожата, които бяха генетично редактирани от CRISPR, за да позволят производството на hBChE.
Бяха ни окуражени да видим, че инженерните човешки епидермални клетки произвеждат големи количества hBChE в клетки, култивирани в лабораторията и в мишки. Това предполага концепцията за кожната генна терапия може да бъде ефективна за лечение на злоупотреба с кокаин и предозиране при хора в бъдеще.
Адаптирането на този подход за хората може да бъде обещаващ начин за блокиране на зависимостта. Но първо трябва да имаме достатъчно доказателства, че работи добре с малко странични ефекти. По същия начин, инженерните кожни клетки с ензимите, които разграждат алкохола и никотина, могат да бъдат ефективна стратегия за ограничаване на зависимостта и злоупотребата с тези две лекарства.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Кингяо Конг, докторантура в отдела за анестезия и критична грижа, Чикагския университет
