Nowy rodzaj edycji i ulepszania genetyki, skuteczny w leczeniu AATD, chorób wątroby i płuc

edycja gen

Nowy program wyników badań naukowych, w którym zupełnie nowy rodzaj edycji i ulepszania genetyki jest skuteczny w radzeniu sobie z anomalią w komórkach klienckich z chorobą monogenową, niedoborem antytrypsyny alfa-1 (AATD), zwykle nabytą chorobą, która wpływa zarówno na wątrobę, jak i płuca. Ta zupełnie nowa technika, zwana edycją i ulepszaniem bazy, różni się od różnych innych rodzajów edycji i ulepszania składających się z CRISPR, ponieważ redaktorzy bazy nie generują przerwy w DNA, co pomaga powstrzymać podwójne łamanie włosów, potencjalne odbieganie od celu edytowanie i ulepszanie, a także niepożądane anomalie w ramach usługi naprawy komórek.

Naukowcy, kierowani przez dr Andrew Wilsona oraz dr Rhiannon Werder z Centrum Medycyny Regeneracyjnej (CReM) w Boston Medical Center oraz Uniwersytetu Bostońskiego, wykorzystali komórki wątroby pochodzące od pacjenta, zwane „iHeps”, które przypominają biologię hepatocytów wątrobowych, głównych producentów zdrowego białka alfa-1 antytrypsyny w organizmie, które podobnie pełnią istotne funkcje metaboliczne, endokrynologiczne i sekrecyjne. Edycja bazy i ulepszanie nowoczesnej technologii naprawiły anomalię Z odpowiedzialną za AATD, a także obniżyły wyniki choroby w hepatocytach, wykazując skuteczną edycję bazy i wzmocnienie w komórkach ludzkich. Te wyniki, opublikowane w Terapia molekularna, może pomóc utorować drogę przyszłym testom na ludziach.

„Badanie to pokazuje udane zastosowanie technologii edycji zasad w celu skorygowania mutacji odpowiedzialnej za AATD w komórkach wątroby pochodzących od pacjentów z tą chorobą” – twierdzi Wilson, pulmonolog w Boston Medical Center, a także nauczyciel pomocniczy w Boston University School Medycyny, który pracował jako odpowiednik autora badań. „Mam nadzieję, że te wyniki stworzą ścieżkę do wykorzystania tej technologii do pomocy pacjentom z AATD i innymi chorobami monogenowymi”.

Edytory baz produkowane przez Beam Therapeutics były związane z wywołanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (komórkami iPS) od osób z AATD, a następnie ponownie z hepatocytami pochodzącymi z komórek iPS. Zrobiono to, aby zbadać poprawę anomalii „Z” genetyki odpowiedzialnej za AATD w ludzkich komórkach.

Anomalia Z w genetyce SERPINA1 odpowiada za tworzenie trwałej, nowoczesnej choroby płuc i wątroby w AATD. U osób z AATD zmutowane zdrowe białka AAT ulegają nieprawidłowemu fałdowaniu, a także tworzą nagromadzenie zdrowego białka, które gromadzą się wewnątrz hepatocytów, a także powodują uszkodzenia.

Na potrzeby tych badań naukowcy rozpoczęli od zmutowanych (ZZ) iPSC wyprodukowanych od klienta z AATD. Po zakończeniu procedury edycji i wzmacniania zasad, DNA ze zmodyfikowanych komórek zsekwencjonowano w celu określenia, czy genetyka SERPINA1 została rzeczywiście naprawiona. Populacje klonalne komórek z jednym (MZ) lub obydwoma duplikatami (MM) naprawionej genetyki zostały zwiększone, a następnie oddzielone na 25 dni w celu wytworzenia hepatocytów. Po zsekwencjonowaniu całego genomu zmodyfikowanych komórek, nie było dowodu na niezamierzone anomalie w genomie z edytorów baz, jak również nieprawidłowe fałdowanie i połączone nagromadzenie zdrowego białka zostało częściowo usunięte w komórkach MZ, a także całkowicie w Typowe komórki MM.

Procedurę powtórzono, wykorzystując hepatocyty pochodzące ze zmutowanych iPSC. W różnych zadaniach wykorzystano dwa edytory bazowe do oceny skuteczności tej procedury. W najskuteczniejszych problemach, około 50% zmutowanej genetyki zostało skutecznie zmodyfikowane. Następnie komórki poddano ocenie, aby sprawdzić, czy nadal wykazywały „wątrobę”, a także czy w zmodyfikowanych komórkach było mniej wskaźników choroby, w porównaniu ze zmutowanymi komórkami ZZ. Wyniki ujawniły, że edytowanie i ulepszanie bazy nie zmieniło programu wątrobowego, a komórki wątroby nadal wykazywały genetykę wątroby, a także zdrowe białka w typowym stopniu. Wzmacniając, było znacznie mniej nagromadzenia zagregowanego nieprawidłowo sfałdowanego zdrowego białka AAT „Z”, ujawniając znacznie mniej dowodów choroby w zmodyfikowanych komórkach.

Chociaż okazało się, że leczenie wzmacniające spowalnia rozwój choroby płuc u osób z AATD, obecnie nie ma łatwo dostępnych terapii na choroby wątroby związane z AATD. Nowe metody terapii w rzeczywistości skoncentrowały się na poprawie anomalii Z.

Edytowanie i ulepszanie bazy jest oceniane jako technika terapii dla szeregu stanów jednogenowych. Niedobór antytrypsyny alfa-1 jest głównym celem edycji i ulepszania zasad, najprawdopodobniej jednym z wcześniejszych warunków, w których próbuje się edytorów zasad w badaniach naukowych na ludziach. Dodatkowe cele chorobowe obejmują chorobę siatkówki, genetyczną tyrozynemię, anemię sierpowatą, progerię, mukowiscydozę i inne.

Wyniki tych badań sugerują, że przyszłe badania naukowe mogą sprawdzić skuteczność edytorów bazowych w edytowaniu i wzmacnianiu różnych innych spoczynkowych populacji komórek. Dodatkowo, ostatnio odkryto, że edytory baz mogą modyfikować RNA dodatkowo w stosunku do DNA w upamiętnionych liniach komórkowych, co gwarantuje jeszcze więcej badań.