Ketagihan kepada mana-mana ubat - sama ada alkohol, tembakau, opioid atau dadah haram, seperti kokain - adalah penyakit kronik yang menyebabkan seseorang individu mencari tingkah laku dadah kompulsif sukar atau tidak mungkin untuk dikawal walaupun mereka mengetahui akibat yang berbahaya, sering berbahaya .
Penggunaan jangka panjang mengubah struktur kawasan otak dikaitkan dengan penghakiman, tekanan, membuat keputusan dan tingkah laku, sehingga semakin sukar untuk mengabaikan keinginan obat.
Saya seorang penyelidik pasca doktoral di makmal Ming Xu di Universiti Chicago, di mana kita mengkaji ketagihan, dengan matlamat mencari ubat yang berkesan. Dalam makalah Kejuruteraan Biomedikal Alam, kami menerangkan satu pendekatan baru, yang kami usahakan dan diuji, yang menghalang kokain mencari tikus dan sebenarnya melindungi mereka dari dos yang tinggi yang mungkin mematikan.
Bagaimana terapi gen berhenti ketagihan?
Hadir dalam hati dan darah manusia adalah enzim semulajadi yang dipanggil butyrylcholinesterase, yang kita singkatan sebagai BChE. Salah satu kerja enzim ini adalah untuk memecahkan, atau memetabolisme, kokain ke dalam komponen yang tidak aktif dan tidak berbahaya. Malah, ada juga manusia mutan BChE (hBChE), yang secara kejuruteraan genetik mempercepatkan metabolisme kokain. Enzim mutan super ini dijangka menjadi terapi untuk merawat kecanduan kokain. Walau bagaimanapun, menyampaikan enzim aktif kepada penagih melalui suntikan dan memastikan enzim ini berfungsi dalam haiwan hidup adalah mencabar.
Oleh itu, bukannya memberi enzim kepada haiwan, kami memutuskan untuk merancang sel stem kulit yang membawa gen untuk enzim BChE. Dengan cara ini sel-sel kulit akan dapat mengeluarkan enzim itu sendiri dan membekalkan haiwan itu.
Dalam kajian kami, kami mula menggunakan teknik penjenisan gen CRISPR untuk mengedit sel stem kulit tikus dan memasukkan gen hBChE. Sel-sel kulit kejuruteraan ini menghasilkan tahap protein yang tinggi dan konsisten, yang kemudiannya dirembeskan. Kemudian kami menumbuhkan sel-sel stem yang direkabentuk di dalam makmal dan mencipta lapisan rata seperti tisu kulit yang mengambil masa beberapa hari untuk berkembang.
Setelah kulit makmal berkembang, kami melancarkannya ke dalam hewan host di mana sel-sel mengeluarkan sejumlah besar hBChE menjadi darah selama lebih dari 10 minggu.
Dengan kraf kulit kejuruteraan genetik yang melepaskan hBChE ke dalam aliran darah tikus hos, kami menghipnotiskan bahawa jika tikus itu menggunakan kokain, enzim itu akan meremukkan dadah dengan cepat sebelum ia dapat mencetuskan tindak balas keseronokan ketagihan di otak.
'Imunisasi' terhadap kokain
Cocaine berfungsi dengan meningkatkan tahap dopamine di otak yang kemudiannya menghasilkan perasaan ganjaran dan euforia, yang mencetuskan keinginan untuk lebih banyak ubat.
Haiwan-haiwan yang menerima grafiti kulit kejuruteraan dapat membersihkan jumlah yang disuntikkan kokain lebih cepat daripada haiwan kawalan. Otak mereka juga mempunyai tahap dopamin yang rendah.
Lebih-lebih lagi, graf kulit sel penghasil hBChE berkesan dapat mengurangkan kadar overdosis mematikan dari 50 peratus kepada sifar apabila haiwan disuntik dengan kokain yang berpotensi membunuh, kokain yang tinggi. Apabila haiwan diberikan dos yang mematikan, semua haiwan kawalan mati manakala tiada binatang yang menerima kulit yang direkayasa musnah. Ia seolah-olah enzim yang dihasilkan oleh kraf kulit telah memberi imunisasi tikus terhadap overdosis kokain.
Kami kemudian menilai sama ada sel-sel penghasil hBChE boleh melindungi daripada perkembangan pencarian kokain. Kami menggunakan tikus yang dilatih untuk mendedahkan pilihan mereka untuk kokain dengan menghabiskan lebih banyak masa dalam lingkungan kaya cocaine. Di bawah dos yang sama dan prosedur latihan, haiwan biasa memperoleh keutamaan kepada kokain, manakala haiwan yang dihoskan dengan kraf kulit tidak menunjukkan keutamaan sedemikian, menunjukkan kraf kulit sel-sel hBChE berkesan menghalang kesan ganjaran kokain yang disebabkan. Dengan cara yang sama, hBChE yang berasal dari kulit cekap dan secara khusus mengganggu pengambilan kokain selepas 25 hari pengeluaran.
Untuk menguji sama ada pendekatan terapi gen ini akan berfungsi pada manusia, kami mengembangkan tisu seperti kulit manusia dari sel stem kulit primer yang disunting secara genetik oleh CRISPR untuk membolehkan pengeluaran hBChE.
Kami digalakkan untuk melihat bahawa sel-sel epidermis manusia yang dihasilkan telah menghasilkan sejumlah besar hBChE dalam sel-sel yang dibiakkan dalam makmal dan tikus. Ini menunjukkan konsep terapi gen kulit mungkin berkesan untuk merawat penyalahgunaan kokain dan berlebihan pada manusia pada masa akan datang.
Menyesuaikan pendekatan ini untuk manusia boleh menjadi cara yang menjanjikan untuk menyekat ketagihan. Tetapi pertama-tama kita mesti mempunyai bukti yang mencukupi bahawa ia berfungsi dengan baik dengan beberapa kesan sampingan. Begitu juga, sel kulit kejuruteraan dengan enzim yang merendahkan alkohol dan nikotin boleh menjadi strategi yang berkesan untuk membendung ketagihan dan penyalahgunaan dua ubat ini juga.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Qingyao Kong, penyelidik Postdoctoral di Jabatan Anestesia & Penjagaan Kritikal, University of Chicago
