ΣΥΝΘΕΤΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ & ΜΟΡΙΑΚΗ ΟΓΚΟΛΟΓΙΑ
ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΟΥ: In Silico Σχεδιασμός και Κατασκευή του Πλασμιδιακού Φορέα “CRISPR_Cas9_Tumor_Destroyer” για τη Στοχευμένη Γονιδιωματική Τροποποίηση Νεοπλασματικών Κυττάρων.
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ: Δρ. Δημήτρης Κίμογλου ΤΟΜΕΑΣ: Βιοϊατρική Μηχανική & Γενετικός Προγραμματισμός. Αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της εφαρμογής των αρχών της εξειδίκευσης στο σχεδιασμό γενετικών κυκλωμάτων (University of Colorado Boulder
ΠΕΡΙΛΗΨΗ (ABSTRACT)
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική δομή και η λειτουργική ανάλυση ενός προηγμένου θεραπευτικού κυκλώματος, το οποίο αναπτύχθηκε από τον Δρ. Δημήτρη Κίμογλου. Η μελέτη εστιάζει στην ανάπτυξη ενός αυτόνομου συστήματος γονιδιακής επεξεργασίας, βασισμένου στην τεχνολογία CRISPR-Cas9, με στόχο την εξάλειψη κακοήθων όγκων σε μοριακό επίπεδο.
Το προτεινόμενο σύστημα αποτελεί μια μεγα-κατασκευή (megaconstruct) μεγέθους >7.000 ζευγών βάσεων (bp), η οποία ενσωματώνει πολλαπλά ρυθμιστικά στοιχεία σε έναν ενιαίο πλασμιδιακό φορέα υψηλής σταθερότητας.
ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΔΡΑΣΗΣ
Η καινοτομία του σχεδιασμού του Δρ. Κίμογλου έγκειται στη συνεργιστική δράση τριών διακριτών υποσυστημάτων:
1. Το Σύστημα Ενδονουκλεάσης SpCas9 (The Warhead) Κεντρικό πυλώνα της κατασκευής αποτελεί η κωδική αλληλουχία της πρωτεΐνης Cas9 (προερχόμενη από τον Streptococcus pyogenes). Υπό την καθοδήγηση ειδικών υποκινητών (Promoters), το κύκλωμα εκφράζει το ένζυμο Cas9, το οποίο λειτουργεί ως “μοριακό ψαλίδι” υψηλής πιστότητας, ικανό να διασπά τον φωσφοδιεστερικό δεσμό του DNA.
2. Το Σύστημα Καθοδήγησης sgRNA (The Navigation System) Ο Δρ. Κίμογλου ενσωμάτωσε στο κύκλωμα μια μονή αλυσίδα οδηγού RNA (single guide RNA). Το μόριο αυτό λειτουργεί ως “GPS”, κατευθύνοντας την πρωτεΐνη Cas9 αποκλειστικά σε συγκεκριμένες γενετικές αλληλουχίες-στόχους που φέρουν ογκογόνες μεταλλάξεις. Αυτή η προγραμματισμένη στόχευση διασφαλίζει μηδενική τοξικότητα στα υγιή κύτταρα (off-target effects minimization).
3. Επαγωγή Θανάτου μέσω Γονιδιωματικής Αστάθειας Μόλις το σύμπλοκο Cas9-sgRNA εντοπίσει τον στόχο, προκαλεί Δίκλωνα Θραύσματα (Double Strand Breaks – DSBs) στο DNA του καρκινικού κυττάρου. Η αδυναμία του καρκινικού κυττάρου να επιδιορθώσει αποτελεσματικά αυτή τη μαζική βλάβη ενεργοποιεί τα μονοπάτια της απόπτωσης (P53 pathway), οδηγώντας στη λύση και τον θάνατο του όγκου.
Η κατασκευή “CRISPR_Cas9_Tumor_Destroyer” του Δρ. Κίμογλου αποτελεί ένα πρότυπο βιο-μηχανικής ακρίβειας. Ξεπερνώντας τους περιορισμούς των συμβατικών φορέων μικρού μεγέθους, το εν λόγω κύκλωμα αποδεικνύει ότι η Συνθετική Βιολογία μπορεί να προσφέρει προγραμματιζόμενες λύσεις για πολύπλοκες παθολογίες, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στην εξατομικευμένη ιατρική.