Læknablaðið - 01.12.2015, Blaðsíða 28

584 LÆKNAblaðið 2015/101
iPS-frumur sjúklinga hafa verið sérhæfðar í þá frumugerð sem
sjúklingur hefur óstarfhæfa í líkama sínum og lyfjapróf gerð á
þessum frumum. Raunverulegt dæmi um þessa nálgun er sam-
eindafræðileg rannsókn á iPS-frumum úr barni sem þjáðist
af hjartsláttartruflunum. Unnt var að greina stökkbreytingu í
SCN5A-geninu sem olli longQT-heilkenni í barninu. Lyfjapróf-
anir á iPS-ættuðum hjartavöðvafrumum gerðu það að verkum að
hægt var að meðhöndla barnið með réttum lyfjum.42 Lækning með
iPS-frumum hefur sínar takmarkanir fyrir utan kostnaðarliðinn. Í
fyrsta lagi þarf erfðaþátturinn að vega þungt í sjúkdómnum eins
og til dæmis í arfgenga slímseigjusjúkdómnum cystic fibrosis, sem
orsakast fyrst og fremst af einni stökkbreytingu í CFTR-geninu.
Þann sjúkdóm má þá rannsaka í lungnaþekjufrumum. Á hinn
bóginn væri erfitt að skoða sjúkdóma þar sem margir erfða- og
umhverfisþættir spila saman. Í öðru lagi skipta viðmiðin öllu
máli eins og í öðrum tilraunum. Þegar farið var að búa til iPS-
frumur úr sjúklingum var notast við iPS-frumuviðmið úr heil-
brigðum einstaklingum. Ólíkur erfðafræðilegur bakgrunnur í
þessum frumum er mikið áhygguefni og gæti eins verið ástæða
svipgerðarbreytinga í stað stökkbreytingarinnar sem verið er að
rannsaka. Þetta er talið vera brotalöm á þessum rannsóknum.43 Í
þriðja lagi er nauðsynlegt að iPS-frumur – bæði viðmið og þær
sem hafa stökkbreytingu – séu búnar til á sama hátt, það er með
nákvæmlega sömu aðferð við sömu ræktunaraðstæður. Til við-
bótar má nefna mögulega skekkju vegna mismunandi umfram-
erfða því það hefur sýnt sig að iPS-frumur hafa mismunandi
metýleringarmynstur. Það getur haft áhrif á getu frumnanna til að
sérhæfast í tiltekna frumugerð. Lausn á þessu viðmiðunarvanda-
máli er að nota fjölhæfar stofnfrumur sem hafa nákvæmlega sama
erfðafræðilega bakgrunn utan stökkbreytingarinnar sem á að
rannsaka, og mætti kalla þær samerfða (isogenic). Til þess að upp-
fylla slíkan gæðastaðal þarf annars vegar að mynda iPS-frumur úr
sjúklingi sem hefur ákveðna stökkbreytingu og búa svo til viðmið-
unar-iPS-frumur með því að leiðrétta sömu stökkbreytingu í sömu
frumum. Að öðrum kosti eru notaðar hES-frumur sem viðmið en
stökkbreyting sem veldur sjúkdómnum yrði þá mynduð í sömu
frumum og svipgerð síðan athuguð. Þessi nálgun er nú viðtekin
og sem dæmi um slíkar aðferðir má annars vegar nefna athugun
á LRRK2-stökkbreytingu sem talin er valda Parkinsonsjúkdómi44
og rannsókn á stökkbreytingu í KCNH2 sem veldur longQT-heil-
kenni.45 Í Japan hefur löggjöf verið rýmkuð til þess að gera kleift
að græða iPS-afleiddar litþekjufrumur í sjúkling sem þjáist af vota
forminu af aldursbundinni hrörnun í augnbotnum. Ekki er búist
við að í þessari fyrstu aðgerð sinnar tegundar verði strax mögu-
legt að lækna hrörnunina heldur frekar að koma í veg fyrir enn
meiri hrörnun og athuga hliðarverkanir, svo sem ónæmissvörun
eða æxlisvöxt samfara aðgerðinni.46,47
Þar sem ákveðin stökkbreyting í geni veldur sjúkdómnum
þyrfti að leiðrétta stökkbreytinguna á iPS-frumustiginu með gena-
miðun (gene targeting) og sérhæfa frumurnar svo í kjölfarið í þá
frumugerð sem sjúklingurinn þarf á að halda (mynd 2). Samstæð
litningaendurröðun (homologous recombination) er mjög vel þekkt
og áhrifarík aðferð til að slá út gen í músum („knockout-mýs“)
en hún hefur reynst þung í vöfum við útslátt gena í hES-frumum
og iPS-frumum.48 Á allra seinustu árum hafa miklar framfarir
orðið í þessum geira. Transcription activator­like effector nucleases
(TALENs) eru ensím sem kljúfa tvíþátta DNA á sértækum stöðum
í genamenginu. Enn áhrifaríkari aðferð er CRISPR (Clustered re­
gularly interspaced short palindromic repeats) tækni sem er ný aðferð
sem leyfir breytingar á erfðaefni frumna og lífvera. Þessi tækni
býður upp á afkastamikla aðferð í erfðatækni sem mætti nefna
genaskurðlækningar. Nýlega eru nokkur dæmi þess að CRISPR-
tæknin hafi verið notuð til að leiðrétta stökkbreyttar iPS-frumur
úr sjúklingum, svo sem Duchenne-vöðvarýrnunarsjúkdóminn.49
Ýmsar framfarir hafa þegar orðið á þessari nýju tækni til þess að
forðast „off-target“ áhrif og má gera ráð fyrir að aðferðin verði
þróuð enn frekar á næstu árum.50-52
Stytt leið – Líkamsfrumum umbreytt beint í aðrar líkamsfrumur
Lengi hefur verið vitað að stjórnpróteinið MYOD1 stjórnar tjáningu
gena sem hafa hlutverki að gegna í þroskun beinagrindavöðva.
Ef þessu geni er skeytt í bandvefsfrumur þá virkjast vöðvaþrosk-
unargen og frumurnar umbreytast í beinagrindavöðvafrumur.53
iPS-frumurnar ollu straumhvörfum í stofnfrumurannsóknum
og í framhaldi af þessum mikla áfanga hafa vísindamenn prófað
sig áfram með að umbreyta líkamsfrumum jafnvel beint í aðrar
líkamsfrumur án milligöngu hinna fjölhæfu iPS-frumna (direct
reprogramming). Ein af fyrstu tilraununum var gerð á rannsóknar-
stofu í sykursýki, þar sem briskirtilsfrumur voru endurforritaðar
í insúlín-myndandi beta-frumur í músum in vivo. Níu genum sem
eru þýðingarmikil í beta-frumuþroskun var skeytt inn í bris músar
í mismunandi samsetningum. Í ljós kom að samsetning þriggja
gena, sem eru umritunarþættirnirnir NGN3, PDX1 og M A FA ,
var nægileg og nauðsynleg til þess að stuðla að umbreytingu
briskirtilsfrumna í beta-eyju-frumur (20% heimtur).54 Þess má
þó geta að báðar þessar frumugerðir eru afkomendur sama for-
verans og því um færri utanerfðaþætti að ræða heldur en við
umbreytingu frumugerðar í aðra frumugerð sem jafnvel á upp-
runa í öðru fósturlagi. Í kjölfarið hefur mýmörgum frumum verið
umbreytt. Vegna þess hversu algengt það er að hjarta- og æða-
Mynd 3. Umbreyttar frumur. Unnt er að umbreyta líkamsfrumu beint í aðra líkams­
frumu án þess að endurforrita hana fyrst í fjölhæfa stofnfrumu. Fyrst tókst þessi
umbreyting með forveramillistigi. Síðar tókst að umbreyta sérhæfðri frumu beint í aðra
sérhæfða. Til dæmis er hægt að skeyta inn stjórngenunum GATA4, MEF2C , T BX 5
og H A ND2, sem eru hornsteinar hjartavöðvafrumna, og mynda þannig starfhæfar
hjartavöðvafrumur.
Y F I R L I T S G R E I N