RNA -nanodeeltjesbehandeling om voortijdige schedelfusie bij pasgeborenen te voorkomen die succesvol zijn getest bij muizen

Onderzoekers van de Universiteit van Iowa hebben met succes een techniek getest die een gen stimuleert om craniosynostosis te voorkomen, een aandoening die ervoor zorgt dat de schedels van baby’s voortijdig sluiten.

Craniosynostosis treedt op wanneer een of meer gewrichten tussen de botten van de schedel van een baby voortijdig dichtbij zijn, waardoor een gebrek aan ruimte voor het groeiende brein kan uitzetten. Dit kan misvormingen veroorzaken in hoofdvorm en gezichtsaankomens als ze niet chirurgisch worden behandeld. Sommige studies hebben verklaard dat de aandoening kan optreden bij maar liefst 1 op de 2.200 levendgeborenen.

De Iowa-onderzoekers identificeerden een enkel gen, miR-200A, en creëerden een nano-formaat pakket dat net onder de hoofdhuid van pasgeboren muizen werd geïnjecteerd. De nanopakketten migreerden naar het gewrichtsgebied in de muisschedel en vonden het miR-200A-gen vrij, waardoor cellen meer productie van het gen stimuleren. Die productie, bekend als genexpressie, instrueerde de gewrichten of hechtingen in de schedel, om niet te fuseren, waardoor de hersenen van de baby muizen kunnen uitbreiden.

“Dit is de eerste demonstratie van een gentherapiebenadering voor craniosynostosis die we kennen”, zegt Brad Amendt, professor anatomie en celbiologie aan het Carver College of Medicine, hoogleraar orthodontie aan het College of Dentistry, en de overeenkomstige auteur van de studie. “Dit bespaart veel trauma voor kinderen.”

De studie, “Remming van craniosynostosis en voortijdige hechtingfusie in TWIST1 -mutante muizen met RNA -nanodeeltjesgentherapie”, was gepubliceerd Online 22 augustus in het tijdschrift De wetenschap vordert.

Er zijn meer dan 40 genen beschouwd als betrokken bij craniosynostosis. Amendt nulde het miR-200A-gen op na te hebben ontdekt dat het een rol leek te spelen bij craniofaciale ontwikkeling. Zijn team testte de hypothese door eerst het gen bij kindermuizen te blokkeren. De muizen in die experimenten ontwikkelden craniosynostosis.

Vervolgens werkte de groep van Amendt samen met Kevin Rice, professor aan het College of Pharmacy en een co-auteur van de studie, om een ​​formulering of recept te bedenken om het miR-200A-gen en coaxcellen te leveren om het te produceren. Die formulering omvatte een pakket van 95 nanometer dat het gen huisvestte, klein genoeg voor de cel om het te herkennen en te verwelkomen, als een uitgenodigde huisgift.

“De cellen hebben een proces waarbij ze dit nanodeeltje zullen zien, het opnemen en het deeltje losmaken, zodat we het gen kunnen vrijgeven. Dan kan een cel het tot expressie brengen”, legt Amendt uit.

De onderzoekers injecteerden de nanopakketten één keer in acht baby muizen die genetisch waren geprogrammeerd voor craniosynostosis. Geen van de acht ontwikkelde de toestand. Bovendien bleven de schedelhutten 17 dagen open, waardoor de hersenen van de muizen als normaal en lang genoeg kunnen groeien om het blijvende effect van genbehandeling aan te tonen, melden de onderzoekers.

“We hebben aangetoond dat er geen toxiciteit is met ons systeem en er zijn geen nadelige effecten op de schedel of bij kanker”, zegt Amendt, die directeur is van het Craniofacial Anomalies Research Center in Iowa.

Voor nu is het bijna onmogelijk om craniosynostosis te detecteren voordat een kind wordt geboren. Maar eenmaal gedetecteerd, zou interventie minimaal zijn: chirurgen zouden een procedure moeten uitvoeren die bekend staat als endoscopische strip craniectomie, die vervolgens kon worden gevolgd door de door genen geleide behandeling.

Amendt heeft zich van toepassing op de Amerikaanse Food and Drug Administration om zijn gentherapie op menselijke baby’s te testen. Hij hoopt in de volgende één tot twee jaar klinische proeven te beginnen.

“Mijn onderzoek is echt gericht op een betere gezondheid van de patiënt en hoe we patiënten kunnen helpen”, zegt hij. “Het is dus zeer bevredigend voor ons om te kunnen laten zien hoe we een potentiële behandeling hebben voor kinderen met craniosynostosis.”

De eerste auteur is Samuel Swearson, een student in het interdisciplinaire afgestudeerde programma in Biomedical Engineering bij Iowa, die de muizenexperimenten heeft uitgevoerd. Aanvullende co-auteurs zijn Steve Eliason, Research Lab Manager in de Amendt Research Group; en Dan Su, van Stanford University.