Een van de grote verhalen deze week die COVID-19 zelfs even overschaduwde, was de historische transplantatie van een genetisch gemodificeerd varkenshart in een menselijke man met terminale hartziekte. Voor dat en meer onderzoeksverhalen, lees verder.
Genetisch gemodificeerde varkensharttransplantatie in volwassen mens
De Universiteit van Maryland School of Medicine (UMSOM) en de Universiteit van Maryland Medisch Centrum (UMMC) succesvol uitgevoerd eerste in zijn soort transplantatiechirurgie van een genetisch gemodificeerd varkenshart in een 57-jarige man. De man had een terminale hartziekte. Het wordt gezien als de eerste keer dat een genetisch gemodificeerd dierlijk hart kan functioneren als een menselijk hart zonder problemen met weefselafstoting. De patiënt, David Bennet, kwam niet in aanmerking voor een conventionele harttransplantatie. De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) heeft op oudejaarsavond noodtoestemming verleend voor de operatie via een voorziening voor medelevend gebruik.
Drie genen werden uitgeschakeld in het donorvarken, die allemaal verantwoordelijk zijn voor de snelle door antilichaam gemedieerde afstoting van varkensorganen door mensen. Vervolgens hebben ze zes menselijke genen ingebracht die verantwoordelijk zijn voor de immuunacceptatie van het varkenshart. Vervolgens werd een extra varkensgen uitgeschakeld om overmatige groei van het varkenshartweefsel te voorkomen. Het genetisch gemodificeerde varken werd geleverd door een bedrijf voor regeneratieve geneeskunde Vernieuwer. Tot op heden herstelt de patiënt, David Bennett, prima zonder bewijs van orgaanafstoting. De operatie werd uitgevoerd door Dr. Bartley P. Griffith, de Thomas E. en Alice Marie Hales Distinguished Professor in Transplant Surgery aan de UMSOM. Dr. Muhammad M. Mohiuddin, hoogleraar chirurgie aan de UMSOM, heeft samen met Dr. Griffith het cardiale xenotransplantatieprogramma opgezet en fungeert als wetenschappelijk/programmadirecteur van het programma.
"Dit was een baanbrekende operatie en brengt ons een stap dichter bij het oplossen van de crisis van het orgaantekort", zei Dr. Griffith. “Er zijn gewoon niet genoeg menselijke donorharten beschikbaar om aan de lange lijst van potentiële ontvangers te voldoen. We gaan voorzichtig te werk, maar we zijn ook optimistisch dat deze eerste-in-de-wereld-operatie in de toekomst een belangrijke nieuwe optie of patiënten zal opleveren.”
Veelvoorkomende schimmelpathogeen gekoppeld aan de ziekte van Crohn
De ziekte van Crohn is een type inflammatoire darmaandoening die wordt gekenmerkt door chronische ontsteking van het spijsverteringskanaal. Onderzoekers van Case Western Reserve School of Medicine gekoppeld een veel voorkomende darmschimmel, Candida tropicalis (C. tropicalis) met chronische ontstekingen in het darmmicrobioom. Door de schimmel in diermodellen te introduceren en colitis (ontsteking) te veroorzaken met behulp van een chemische verbinding, ontdekten ze dat modellen met: C. tropisch infecties hadden een ernstigere ontsteking en een significante onbalans van het darmmicrobioom. Ze geloven dat deze onbalans van schimmels en bacteriën in de darm een aanleg kan creëren voor inflammatoire darmaandoeningen.
Processen achter cellulaire dood omkeren?
Onderzoekers bij de Universiteit van Illinois Chicago ontwikkelde een nieuwe benadering voor het analyseren van pyroptosis, hoe cellen sterven, meestal veroorzaakt door infecties en overmatige ontstekingen veroorzaken. Lange tijd werd gedacht dat dit proces onomkeerbaar is als het eenmaal is begonnen, maar hun onderzoek suggereert dat het kan worden gestopt en gecontroleerd. Pyroptose is een keten van biochemische reacties waarbij een eiwit genaamd gasdermin wordt gebruikt om poriën in het celmembraan te openen, waardoor de cel wordt gedestabiliseerd. Het UIC-team ontwierp een "optogenetische" gasdermin door het eiwit genetisch te modificeren om op licht te reageren. Dankzij de techniek konden ze onvoorspelbaar pathogeengedrag vermijden. Ze waren in staat om met fluorescerende beeldvorming gasdermin nauwkeurig te activeren en de poriën onder verschillende omstandigheden te observeren. Een deel van hun bevindingen was dat pyroptosis zichzelf dynamisch reguleert.
BioNTech en InstaDeep hebben een systeem voor vroegtijdige waarschuwing ontwikkeld en getest
Duitsland BioNTech en de UK's InstaDeep ontwikkelde een nieuwe computationele benadering om wereldwijde sequentiegegevens te analyseren om risicovolle varianten van SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt, te voorspellen. Het Early Warning System (EWS) maakt gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) om immuunontsnappings- en fitnessstatistieken te berekenen, structurele modellering van het spike-eiwit van het virus en algoritmen om mogelijke risicovolle varianten te markeren. In een test van het systeem identificeerde het gemiddeld twee maanden van tevoren meer dan 90% van de door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) aangewezen varianten. Alpha, Beta, Gamma, Theta, Eta en Omicron werden geïdentificeerd door de EWS in dezelfde week dat hun sequenties voor het eerst werden geüpload.
Zeldzame proteïne geassocieerd met acute myeloïde leukemie
Een onderzoeksteam bij Cold Spring Harbor Laboratory geïdentificeerd een obscuur eiwit genaamd SCP4 waarvan acute myeloïde leukemie (AML) cellen afhankelijk zijn om te overleven. Het kan de weg wijzen naar mogelijke nieuwe therapeutische benaderingen. Het eiwit is een fosfatase dat de celactiviteit reguleert door fosfaten van andere eiwitten af te knippen; eiwitten die kinasen worden genoemd, zetten de fosfaten weer aan. "Fosforyleringsniveau" is het aantal fosfaten dat wordt toegevoegd aan of verwijderd uit een eiwit. De onderzoekers ontdekten dat SCP4 kon samenwerken met een van de twee vergelijkbare kinasen, STK35 en PDIK1L. AML-cellen hebben blijkbaar fosfatase en kinasen nodig om samen te werken om te overleven. Het lijkt erop dat het uitschakelen van het gen dat SCP4 produceert, de kankercellen doodt. Ze geloven dat SCP4 een vitale metabolische route kan controleren die CML-cellen nodig hebben.
Een gen in muizen stimuleren Model van Alzheimer vertraagde cognitieve en fysieke achteruitgang
Onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison en Universiteit van Edinburgh in Schotland gestimuleerd de expressie van een enkel gen, Nrf2, in muismodellen van de ziekte van Alzheimer, wat resulteert in een langzamere cognitieve en fysieke achteruitgang. Het verminderde ook de ophoping van abnormale eiwitten die verband houden met de ziekte, bèta-amyloïde en tau. In het bijzonder verhoogden ze de niveaus van Nrf2 die astrocyten ondersteunen, die helpende immuuncellen in het centrale zenuwstelsel zijn. Muizen die Nrf2 tot overexpressie brachten, presteerden beter op geheugen- en fysieke tests en keerden de genetische handtekeningen van de ziekte van Alzheimer om. Nrf2 regelt de expressie van verschillende genen die beschermen tegen zaken als oxidatieve stress en ontsteking. Het wordt vaak geactiveerd bij de ziekte van Alzheimer in een laat stadium, maar men denkt dat het te laat is om de hersenen tegen ziekten te beschermen.
"De mate van vermindering van bèta-amyloïde en tau en de bijna volledige omkering van de genetische veranderingen is zeer significant", zei Jeffrey Johnson, die het onderzoek leidde. Hij is een professor in de farmacie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. “In het Alzheimer-model veranderen meer dan 2,300 genen in een deel van de hersenen. En bijna alle 2,300 worden weer normaal. Ik stond versteld. Ik had nooit gedacht dat we die uitkomst zouden krijgen."
