Do niedawna w ludzkim genomie było wiele niewiadomych, ale na szczęście dzięki wytrwałej i ciężkiej pracy naukowców, teraz możemy powiedzieć, że brakujące luki zostały uzupełnione.
Ten artykuł ma na celu przedstawienie najnowszych znaczących odkryć i innowacji w dziedzinie ludzkiego DNA i całego ludzkiego genomu. Opowiemy również o tym, dlaczego odkrycia genomiczne są obecnie tak ważne i jakie jest ich zastosowanie w Onkologicznych Badaniach Klinicznych. Badania Kliniczne to znaczący krok w procesie opracowywania leków, mający na celu poznanie bezpieczeństwa i skuteczności badanych terapii. Najnowsze badania nad ludzkim genomem nie tylko otwierają nowe perspektywy – tworzą również możliwości opracowywania innowacyjnych terapii i metod szybszej i dokładniejszej diagnozy Pacjentów Onkologicznych.
Kiedy w 1990 roku rozpoczęto projekt mapowania ludzkiego genomu, naukowcom bardzo trudno było wypełnić brakujące luki w ludzkim DNA i całkowicie zrozumieć powtarzające się regiony genomu. Wynikało to z tego, że technologie sekwencjonowania w tamtych czasach ograniczały się do odczytu tylko około 500 nukleotydów na raz. Dlatego te krótkie fragmenty musiały na siebie nachodzić, aby odtworzyć całą sekwencję. Metoda ta bez wątpienia okazała się nieefektywna i czasochłonna oraz pozostawiała wiele znaków zapytania.
W końcu, w maju 2021 roku, konsorcjum Telomere-to-Telomere ogłosiło, że wszystkie pozostałe luki ludzkiego DNA zostały ostatecznie wypełnione. Prace międzynarodowego konsorcjum naukowców pozwoliły na udoskonalenie technologii sekwencjonowania i w konsekwencji umożliwiły odczytanie dłuższych sekwencji nukleotydów. W ten sposób sekwencjonowanie trzeciej generacji umożliwiło poznanie dużych, powtarzalnych regionów i po raz pierwszy poznanie całego ludzkiego genomu.
Konsorcjum Telomere-to-Telomere przedstawiło pełną sekwencję genomu ludzkiego T2T-CHM13 opartą na 3,055 miliardach par zasad, która obejmuje całe obszary wszystkich chromosomów, z wyłączeniem chromosomu Y. Wprowadzono aktualizacje w dotychczas stosowanych odniesieniach i ogłoszono zsekwencjonowanie około 200 milionów par zasad, zawierających najprawdopodobniej 1956 genów. Ukończone regiony obejmują wszystkie centromerowe macierze satelitarne, końcowe segmentowe duplikacje i krótkie ramiona wszystkich pięciu akrocentrycznych chromosomów. Te odkrycia przyniosły zupełnie nowe zrozumienie chorób nowotworowych. Ponadto testy genomowe samych komórek nowotworowych, pozwalają naukowcom na badanie profilu DNA każdego nowotworu u Pacjenta. Następnie, dzięki temu, można zdecydować jaka będzie najbardziej odpowiednia dla danej osoby terapia.
Po usunięciu bariery technologicznej naukowcy mogą teraz rozszerzać i prowadzić bardziej kompleksowe badania nad nowotworami. Możliwość przeprowadzenia przedklinicznych i Klinicznych Badań, nad nowotworami, badających zmienność genomową w całym genomie człowieka, daje duże nadzieje na zdobycie cennych danych naukowych, dotyczących chorób genetycznych, takich jak niektóre rodzaje raka.
W tym roku kolejnym ważnym narzędziem do edycji genomu, jest CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat). Sekwencje CRISPR zostały początkowo odkryte w genomie E. coli w 1987 r. Jednak w 2012 r. naukowcy ujawnili, że przy użyciu tej unikalnej technologii można edytować części genomu poprzez usuwanie, dodawanie lub zmienianie odcinków sekwencji DNA. Naukowcy wykorzystują CRISPR do korygowania mutacji genów, które w pewnym momencie mogą prowadzić do choroby. CRISPR jest narzędziem o wiele łatwiejszym i szybszym w użyciu, od dotychczas używanych, a także jest najbardziej precyzyjnym narzędzie do edycji genów, które daje wiele opcji modyfikacji. Wreszcie, wydatki na wykorzystanie narzędzia genomowego CRISPR są znacznie niższe w porównaniu ze wszystkimi obecnie istniejącymi metodami.
Wykorzystując zalety CRISPR, w ciągu ostatnich kilku lat przeprowadzono wiele Badań Klinicznych w tym w chorobach takich jak cukrzyca i HIV/AIDS. Kolejne Badania Kliniczne będą mogły być przeprowadzane, z użyciem tej technologii, w obszarach terapeutycznych takich jak, hematologia, okulistyka, choroby zakaźne, choroby zapalne i zaburzenia fałdowania białek. Ponadto, rozwój techniki edycji genomu CRISPR otwiera nowe możliwości dla Pacjentów onkologicznych. CRISPR staje się głównym narzędziem, wykorzystywanym w wielu Badaniach Klinicznych w onkologii, ze względu na wyjątkowe zalety tej technologii.
Obecne terapie oparte na CRISPR mają na celu głównie leczenie nowotworów, takich jak białaczki i chłoniaki.
Istnieją jednak Badania Kliniczne przeprowadzone u Pacjentów z rozpoznaniem raka płuc, stosujących immunoterapię opartą na CRISPR. Każde Badanie z udziałem CRISPR ma na celu ustalenie, czy leczenie jest bezpieczne i ma akceptowalne skutki uboczne, a nie wyleczenie Pacjentów (są to Badania wczesnych Faz).
Naukowcy wykorzystują również CRISPR do wykrywania określonych celów, takich jak DNA z wirusów wywołujących raka i RNA z komórek rakowych.
Pierwsze Badanie Kliniczne, z wykorzystaniem CRISPR, w leczeniu nowotworów rozpoczęto w 2019 r. Uczestniczyły w nim trzy osoby – u dwóch z nich zdiagnozowano zaawansowanego szpiczaka mnogiego, a u jednego mięsaka z przerzutami. Głównym celem tego Badania było ustalenie, czy leczenie, z wykorzystaniem CRISPR jest bezpieczne. W ramach Badania sprawdzano rodzaj immunoterapii, w której własne komórki odpornościowe Pacjentów były genetycznie modyfikowane, w celu poprawienia zdolności komórek do rozpoznawania i zabijania komórek rakowych. Następnie zastosowano CRISPR, aby usunąć trzy geny. Pod koniec Badania okazało się, że dwa guzy, u Pacjentów (jeden ze szpiczakiem mnogim i jeden z mięsakiem) przestały rosnąć. Niestety później guzy zaczęły ponownie rosnąć. U trzeciego Pacjenta nie odnotowano poprawy.
Chociaż CRISPR w ogromnym stopniu przyczynia się do rozwoju leczenia i diagnozowania nowotworów, jest jeszcze wiele, do zbadania pod kątem możliwych skutków ubocznych i długoterminowych korzyści z jego stosowania. Inne Badania Kliniczne dotyczące leczenia raka z użyciem CRISPR mają zostać przeprowadzone w kolejnych latach. Jednym z nich jest na przykład inny rodzaj immunoterapii – metoda CRISPR pozwoliła na stworzenie terapii komórkowej CAR-T.
Terapia CAR-T jest technologią wykorzystującą limfocyty T z chimerowym receptorem antygenowym. Aktualnie jest to najbardziej zaawansowana i najnowocześniejsza technologicznie forma immunoterapii. Terapia ta działa poprzez wykorzystanie i niejako zmobilizowanie układu odpornościowego Pacjenta, do walki z nowotworem.
Biorąc pod uwagę wszystkie ostatnie odkrycia, naukowcy są podekscytowani tym, co jeszcze nadejdzie w 2022 roku w dziedzinie badań nad ludzkim genomem i DNA. Wraz z wytrwałymi badaniami, naukowcy ciągłe udoskonalają technologie genetyczne, stosowane w Badaniach Klinicznych.
Bibliografia:
- https://theconversation.com/the-human-genome-project-pieced-together-only-92-of-the-dna-now-scientists-have-finally-filled-in-the-remaining-8-176138
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6987
- https://www.genome.gov/Clinical-Research/Current-NHGRI-Clinical-Studies
- https://www.genome.gov/research-at-nhgri/Clinical-Research
- https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03505879?cond=Lyme+disease+DNA&&draw=2&&rank=1
- https://www.nature.com/articles/d41586-022-00008-7
- https://www.addgene.org/crispr/history/
- https://innovativegenomics.org/news/crispr-clinical-trials-2022/
- https://www.zwrotnikraka.pl/terapia-car-t/
