Kung Paano Maaaring Ma-Block ang Cocaine Cravings Sa Genetically Engineered Skin Grafts

Ang pagkagumon sa anumang gamot - maging alkohol, tabako, opioid, o mga gamot na ipinagbabawal, tulad ng kokaina - ay isang malalang sakit na nagpapahirap sa mga indibidwal na makahanap ng mga pag-uugaling may kinalaman sa droga na kontrolin, kahit na alam nila ang nakakapinsalang, madalas nakamamatay na kahihinatnan.

Binabago ng pang-matagalang paggamit ang istruktura ng mga rehiyon ng utak na naka-link sa paghatol, pagkapagod, paggawa ng desisyon, at pag-uugali, na nagiging mahirap upang huwag pansinin ang mga pagnanasa ng droga.

Ako ay isang postdoctoral researcher sa laboratoryo ng Ming Xu sa Unibersidad ng Chicago, kung saan pinag-aaralan namin ang pagkagumon, na may isang layunin ng paghahanap ng epektibong gamutin. Sa isang papel sa Kalikasan Biomedical Engineering, inilalarawan namin ang isang bagong diskarte, na aming binuo at nasubok, na nag-block ng cocaine-naghahanap sa mga daga at talagang pinoprotektahan ang mga ito mula sa mataas na dosis na kung hindi man ay nakamamatay.

Paano Maaari Itigil ang Gene Therapy Addiction?

Ang naroroon sa atay at dugo ng tao ay isang likas na enzyme na tinatawag na butyrylcholinesterase, na pinalawak namin bilang BChE. Ang isa sa mga trabaho ng enzyme na ito ay ang pagbagsak, o pagsunog, cocaine sa di-aktibo, hindi nakakapinsalang bahagi. Sa katunayan, mayroong kahit na isang mutant tao BChE (hBChE), na genetically engineered upang lubos na mapabilis ang metabolismo ng kokaina. Ang sobrang mutant na enzyme ay inaasahang maging isang therapy para sa pagpapagamot ng cocaine addiction. Gayunpaman, ang paghahatid ng aktibong enzyme sa mga adiksyon sa pamamagitan ng pag-iniksyon at pagpapanatili ng enzyme na ito na gumagana sa mga buhay na hayop ay mahirap.

Kaya sa halip na ibigay ang enzyme sa mga hayop, nagpasya kaming mag-engineer ng mga cell stem ng balat na nagdadala ng gene para sa BChE enzyme. Sa ganitong paraan ang mga selula ng balat ay makakagawa ng enzyme sa kanilang sarili at matustusan ang hayop.

Sa aming pag-aaral, unang ginamit namin ang pamamaraan ng pag-edit ng gene na CRISPR upang i-edit ang mga cell stem ng balat ng mouse at isama ang gene hBChE. Ang mga ininhinyero na mga selula ng balat ay gumawa ng pare-pareho at mataas na antas ng protina ng hBChE, na kung saan sila ay tinago. Pagkatapos ay lumaki ang mga ito ng mga naka-engineered na stem cell sa lab at lumikha ng isang patag na layer ng balat tulad ng tissue, na kinuha ng ilang araw upang lumaki.

Sa sandaling nakumpleto na ang lab-grown na balat, inilipat namin ito sa mga hayop ng host kung saan inilabas ng mga selyula ang makabuluhang dami ng hBChE sa dugo sa loob ng higit sa 10 linggo.

Sa pamamagitan ng genetically engineered skin graft na naglalabas ng hBChE sa daloy ng dugo ng mga mice ng host, ipinapalagay namin na kung ang mouse ay kumain ng kokaina, ang enzyme ay mabilis na maputol ang gamot bago ito ma-trigger ang nakakahumaling na tugon sa kasiyahan sa utak.

Tingnan din ang: Ang Addiction ng Cocaine ay Maaaring Madaig ng Ganap na Mataas na Mataas

"Immunizing" Against Cocaine

Gumagana ang Cocaine sa pamamagitan ng pagpapataas ng mga antas ng dopamine sa utak, na nagreresulta sa damdamin ng gantimpala at makaramdam ng sobrang tuwa, na nagpapalit ng labis na pagnanasa para sa higit pa sa gamot.

Ang mga hayop na nakatanggap ng engineered skin graft ay nakapaglilinis ng mas maraming dami ng cocaine na mas mabilis kaysa sa kontrol ng mga hayop. Ang kanilang mga talino ay nagkaroon din ng mas mababang antas ng dopamine.

Bukod pa rito, ang mga skin grafts ng mga cell na gumagawa ng hBChE ay maaaring epektibong bawasan ang rate ng nakamamatay na overdoses mula sa 50 porsiyento hanggang zero kapag ang mga hayop ay na-injected na may mataas, potensyal na nakamamatay, dosis ng kokaina. Kapag ang mga hayop ay binigyan ng isang nakamamatay na dosis, ang lahat ng mga hayop ng pagkamatay ay namatay habang wala sa mga hayop na tumanggap ng ininhinyero na balat ang nawala. Ito ay parang ang enzyme na ginawa ng balat ng graft ay binakunahan ang mga daga laban sa cocaine overdose.

Pagkatapos ay tinataya namin kung ang mga cell na gumagawa ng hBChE ay maaaring maprotektahan laban sa pag-unlad ng paghahanap ng cocaine. Ginamit namin ang mga daga na sinanay upang ipakita ang kanilang kagustuhan sa cocaine sa pamamagitan ng paggastos ng mas maraming oras sa isang cocaine-rich na kapaligiran. Sa ilalim ng parehong mga dosis at mga pamamaraan sa pagsasanay, ang mga normal na hayop ay nakuha ang kagustuhan sa kokaina, samantalang ang mga hayop ng host na may balat ng graft ay hindi nagpakita ng kagustuhan, na nagpapahiwatig ng balat ng graft ng hBChE-cell na mahusay na hinaharang ang cocaine na sapilitan na epekto. Sa katulad na paraan, ang hBChE na nakuha sa balat ay mahusay at partikular na nakakagambala sa pag-ulit ng paghahanap ng kokain pagkatapos ng 25 araw ng pag-withdraw.

Upang masubukan kung ang diskarte ng gene therapy na ito ay gagana sa mga tao, lumaki ang tisyu ng balat ng tao mula sa mga pangunahing cell stem ng balat na na-edit ng genetiko ng CRISPR upang pahintulutan ang produksyon ng HBChE.

Kami ay hinihikayat na makita na ininhinyero tao epidermal cell na ginawa ng malaking dami ng hBChE sa mga cell na pinag-aralan sa lab at sa mga daga. Ipinahihiwatig nito na ang konsepto ng skin gene therapy ay maaaring epektibo para sa pagpapagamot ng cocaine abuse at labis na dosis sa mga tao sa hinaharap.

Ang pag-angkop sa diskarteng ito para sa mga tao ay maaaring maging isang promising paraan upang hadlangan ang pagkagumon. Ngunit una, kailangan nating magkaroon ng sapat na katibayan na ito ay mahusay na gumagana sa ilang mga epekto. Gayundin, ang mga cell ng engineering na may mga enzyme na nagpapahina sa alkohol at nikotina ay maaaring maging isang epektibong estratehiya para sa pagtanggal ng pagkagumon at pang-aabuso sa dalawang gamot na ito.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Qingyao Kong. Basahin ang orihinal na artikulo dito.