Downov sindrom se razvije, če plod podeduje tri kopije kromosoma 21 namesto normalnih dveh. Je najpogostejša kromosomska napaka, ki prizadene enega izmed 700 novorojenčkov. Ljudje s to napako imajo običajno motnje v duševnem razvoju in značilne telesne lastnosti (npr. značilne obrazne poteze).

Dezaktivacija z naravno obstoječim biološkim mehanizmom
Za dezaktivacijo odvečnega kromosoma so uporabili biološki mehanizem, ki obstaja v naravi. Sesalci ženskega spola imajo po dva kromosoma X, od katerih se eden dezaktivira, kar prepreči, da bi imele ženske dvakrat več produktov genov s tega kromosoma kot moški (moški imajo kromosoma X in Y). Pri dezaktivaciji sodeluje gen imenovan XIST, ki zapisuje veliko nekodirajočo molekulo RNK (se ne prepisuje v protein), ki dezaktivira kromosom, iz katerega se prepisuje. XIST RNK med dezaktivacijo prekrije kromosom, nato pa se nanj vežejo še nekatere druge molekule.

V omenjeni raziskavi so znanstveniki pokazali, da bo, če gen XIST vgradimo v kateri koli kromosom, prišlo do njegove (kromosomove) dezaktivacije. V opisanem primeru so dezaktivirali odvečno kopijo kromosoma 21 v induciranih pluripotentnih matičnih celicah (iPS) s to okvaro.

Gre za še za en primer, ki dokazuje, kako uporabne so celice iPS pri raziskovanju mehanizmov bolezni. Celice iPS pridobimo z reprogramiranjem odraslih celic (npr. celic kože) na stanje, podobno embrionalnim matičnim celicam. Če v tem postopku uporabimo kožno celico bolnika z Downovim sindromom, bodo tudi celice iPS nosile to genetsko okvaro.

Ena izmed hipotez, zakaj dodaten kromosom 21 povzoča motnje v duševnem razvoju je, da upočasni rast možganskih celic. Znanstveniki so živčne celice, pridobljene iz matičnih celic pacintov z Downovim sindromom, gojili v laboratoriju in nato primerjali rast celic z enim dezaktiviranim kromosomom s tistimi, ki so imele tri aktivne kromosome. Celice s samo dvema delujočima kromosomoma 21 so rasle hitreje in so tvorile skupke živčnih celic v dveh tednih, medtem ko so celice z okvaro potrebovale pet dodatnih dni, da so dosegle isto stopnjo.

Kako dezaktivirati kromosom v vseh celicah v telesu?
Opisana tehnika za zdaj še ni zdravilo, ki bi preprečilo Downov sindrom, omogoča pa vpogled v mehanizme bolezni. Raziskovalci zato v prihodnosti načrtujejo uporabo tovrstne tehnologije na živalskem modelu za Downov sindrom, da bi preverili, ali je varna in učinkovita. Težava pri uporabi te metode pri ljudeh je, kako dezaktivacijo inducirati v vsaki celici v telesu. Da bi to dosegli, bi verjetno morali gensko terapijo izvesti v zelo zgodnji nosečnosti, kar pa je za zdaj še nemogoče.

Skupina je članek o dezaktivaciji povzročitelja Downovega sindroma objavila v znanstveni reviji Nature.