Immortal Cells Turn 96
Innehållsförteckning:
Narkotikamissbruk - oavsett om det är alkohol, tobak, opioider eller olagliga droger, som kokain - är en kronisk sjukdom som leder till tvångssökande beteende är det svårt eller omöjligt att kontrollera enskilda personer, även om de är medvetna om de skadliga, ofta dödliga konsekvenser.
Långtidsanvändning ändrar strukturen i hjärnregioner kopplade till bedömning, stress, beslutsfattande och beteende, vilket gör det allt svårare att ignorera drogbehov.
Jag är en postdoktorell forskare i Ming Xu-laboratoriet vid University of Chicago, där vi studerar missbruk, med målet att hitta en effektiv botemedel. I ett papper i Naturbiomedicinsk teknik beskriver vi ett nytt tillvägagångssätt som vi utvecklat och testat, som blockerar kokainsökning i möss och skyddar dem faktiskt från höga doser som annars skulle vara dödliga.
Hur kan genterapi sluta missbruk?
Närvarande i lever och blod i människor är ett naturligt enzym som kallas butyrylkolinesteras, som vi förkortar som BChE. Ett av detta enzyms jobb är att bryta ner, eller metabolisera, kokain i inaktiva, ofarliga komponenter. I själva verket finns det även en mutant mänsklig BChE (hBChE), som var genetiskt konstruerad för att påskynda metabolismen av kokain kraftigt. Detta supermutanta enzym förväntas bli en terapi för behandling av kokainberoende. Det är dock utmanande att leverera det aktiva enzymet till missbrukare genom injektion och hålla detta enzym i levande djur.
Så i stället för att ge enzymet till djuren bestämde vi oss för att konstruera hudstamceller som bär genen för BChE-enzymet. På detta sätt kan hudcellerna självframställa enzymet och försörja djuret.
I vår studie brukade vi först använda genredigeringsmetoden CRISPR för att redigera mushudets stamceller och införliva hBChE-genen. Dessa konstruerade hudceller producerade konsekventa och höga halter av hBChE-proteinet, som de därefter utsöndrade. Sedan växte vi dessa konstruerade stamceller i labbet och skapade ett plant skikt av hudliknande vävnader, vilket tog några dagar att växa.
När den laboratorieväxta huden var fullständig transplanterade vi den till värddjur där cellerna släppte signifikanta mängder hBChE i blod i mer än 10 veckor.
Med det genetiskt manipulerade hudtransplantatet som släppte hBChE i värdens möss i blodet, antog vi att om musen konsumerade kokain skulle enzymet snabbt hugga upp läkemedlet innan det kunde utlösa det beroendeframkallande nöjessvaret i hjärnan.
Se även: Kokainmissbruk kan erövras av en helt naturlig hög
"Immuniserar" mot kokain
Kokain fungerar genom att höja dopaminnivåerna i hjärnan, vilket resulterar i känslor av belöning och eufori, vilket utlöser ett begär för mer av drogen.
De djur som fick det manipulerade hudtransplantatet kunde klara in injicerade mängder kokain snabbare än kontrolldjur. Deras hjärnor hade också lägre nivåer av dopamin.
Dessutom kan hudtransplantaten av hBChE-producerande celler effektivt minska hastigheten av dödliga överdoser från 50 procent till noll när djuren injicerades med en hög, potentiellt dödlig, dos kokain. När djur fick en dödlig dos dog alla kontrolldjuren medan inget av djuren som fick den manipulerade huden försvunnit. Det var som om enzymet som producerades av hudtransplantatet hade immuniserat mössen mot en kokaindosering.
Vi bedömde då huruvida hBChE-producerande celler kan skydda mot utvecklingen av kokain-sökande. Vi använde möss som var utbildade för att avslöja deras preferenser för kokain genom att spendera mer tid i en kokainrik miljö. Under samma doserings- och träningsförfaranden förvärvade normala djur preferens till kokain, medan värddjur med hudtransplantatet inte visade någon sådan preferens, vilket indikerar hudtransplantation av hBChE-cellerna effektivt blockerar den kokaininducerade belöningseffekten. På liknande sätt stör huden-härledd hBChE effektivt och specifikt störningen av kokainsökande efter 25 dygn av återkallandet.
För att testa om detta genterapi-tillvägagångssätt kommer att fungera hos människor växte vi mänsklig hudliknande vävnad från primära hudstammceller som genetiskt redigerades av CRISPR för att tillåta hBChE-produktion.
Vi uppmuntrades att se att manipulerade humana epidermala celler producerade stora mängder hBChE i celler odlade i laboratoriet och hos möss. Detta föreslår att begreppet hudgenterapi kan vara effektiv för behandling av kokainmissbruk och överdosering hos människor i framtiden.
Att anpassa detta tillvägagångssätt för människor kan vara ett lovande sätt att blockera missbruk. Men först måste vi ha tillräckliga bevis för att det fungerar bra med få biverkningar. Likaså kan tekniska hudceller med enzymerna som bryter ner alkohol och nikotin vara en effektiv strategi för att bota missbruk och missbruk av dessa två droger också.
Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Qingyao Kong. Läs den ursprungliga artikeln här.
Genetiskt konstruerade bioteknträd kan vara nyckeln till att spara Amerikas skogar
De hot som våra skogar står inför är många och hälsan hos dessa ekosystem förvärras, enligt den amerikanska skogsförvaltningen. Därför överväger forskare de många aspekterna och utmaningarna för att använda bioteknik för att förbättra skogens hälsa.
De första genetiskt konstruerade djuren vi äter kan vara Super Swole Pigs
Grisar rippas med det här konstiga tricket: Slå ut svingenen MSTN, enligt en rapport i Nature News. Södra Nationaluniversitetets Jin-Soo Kim, en medlem av laget som skapade grisarna, berättade för naturen, att de så kallade dubbelmuskulära grisarna kunde ha skapats så småningom genom konventionella mänskliga metoder ...
Varför Disney bara konstruerade en älskvärd roboten jordnöt
Aldrig en för att skjuta upp strålkastaren, började Mouse House av IEEE International Conference on Robotics and Automation idag med tillkännagivandet att det hade börjat processen att skapa en gångande jordnöts. Disney Research har länge tinkat med robotramar i ett försök att ta med företagets billi ...