Новая методика редактирования гена CRISPR может исправить большинство мутаций, которые вызывают МДД

        

Ученые разработали методику редактирования гена CRISPR, которая потенциально может исправить большинство из 3000 мутаций, которые вызывают мускульную дистрофию Дюшенна (DMD), сделав единый срез в стратегических точках вдоль ДНК пациента, согласно исследованию UT Southwest Медицинский центр.

Метод, успешно протестированный в клетках сердечной мышцы у пациентов, предлагает эффективную альтернативу сложной задаче разработки индивидуальной молекулярной терапии для каждой мутации генов, которая вызывает МДД. Это также открывает новые подходы к лечению других заболеваний, которые до сих пор требовали более интрузивных методов для коррекции мутаций с одним геном.

Ученые говорят, что новая стратегия повышает точность хирургического редактирования генома человека, исправляя ошибки в последовательности ДНК, которые вызывают разрушительные заболевания, такие как МДД, смертельное состояние, вызванное дефектами в гене дистрофина. Как правило, белок дистрофина помогает укрепить мышечные волокна.

«Это важный шаг», – сказал д-р Эрик Олсон, директор Центра здоровья регенеративной науки и медицины UT Southwestern. «Мы надеемся, что эта техника в конечном итоге облегчит боль и страдания, возможно, даже спасет жизни пациентов с ДМД, которые имеют широкий спектр мутаций и, к сожалению, не имеют других вариантов лечения, чтобы устранить основную причину заболевания».

CRISPR Advancements

Исследование, опубликованное в Science Advances подтверждает успех новой методики редактирования гена CRISPR, предназначенной для лечения мышечной дистрофии Дюшенна (DMD).

Новая стратегия может потенциально исправить большинство из 3000 типов мутаций, которые вызывают МДД.

Он требует только одного разреза в стратегических точках вдоль ДНК пациента и менее интрузивен, чем традиционные методы редактирования генов.

12 направляющих РНК, разработанных для поиска мутационных «горячих точек» вдоль гена дистрофина, помогли спасти сердечную функцию до почти нормального уровня в сердечной мышце человека.

Работа основывается на предыдущем исследовании CRISPR от д-ра Эрика Олсона, включая исследования с 2014 года, 2016 и 2017 годов.

Исследование, рассказ об истории Science Advances в этом месяце, основывается на предыдущих исследованиях доктора Олсона, в которых CRISPR-Cas9 исправил единственную мутацию гена, которая вызвала МДД у мышей. Новое исследование демонстрирует, как широкий диапазон мутаций может быть исправлен в клетках человека, устраняя аномальные сайты сращивания в геномной ДНК.

Эти сайты сплайсинга дают указание генетическому механизму построить аномальные молекулы дистрофина, но как только ген успешно отредактирован, он выражает значительно улучшенный продукт белка дистрофина, усиливая функцию мышечной ткани.

«Фактически, мы обнаружили, что коррекции менее половины кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы) было достаточно, чтобы спасти сердечную функцию до почти нормального уровня в ткани сердца человека, спроектированной человеком, – сказал д-р Chengzu Long, ведущий автор исследование и доцент медицины в Университете Лангоне в Нью-Йорке.

Смертоносные дефекты

DMD – редкое заболевание, поражающее прежде всего мальчиков и вызванное дефектами в гене, который делает белок дистрофина. Эти дефекты, которые могут повлиять на любой из 79 экзонов, которые содержат ген, приводят к дегенерации скелетных и сердечных мышц, заставляя пациентов в креслах-колясках и из-за дегенерации мышц грудной клетки, необходимых для дыхания, в конечном итоге на респираторы. Большинство пациентов умирают в возрасте до 30 лет. Никакого лечения не было.

Болезнь относится к числу многих условий, которые ученые надеются лечить с помощью недавно разработанного инструмента для редактирования генов CRISPR-Cas9, в котором прядь РНК направляет фермент под названием Cas9, чтобы вырезать определенную часть ДНК.

Ожидается, что в ожидании одобрения федерального правительства ожидается, что в этом году начнутся клинические испытания с участием модификации гена CRISPR, начиная с расстройств крови, поскольку исследователи продолжают изучать лучшие методы для повышения эффективности и снижения вероятности непреднамеренных изменений в геноме.

Прецизионное редактирование

Д-р. Лаборатория Олсона потратила значительное время на разработку и тестирование различных направляющих РНК (рибонуклеиновых кислот), которые могли бы привести фермент Cas9 точно к 12 назначенным сайтам сращивания и избегать ошибочных изменений. Эти сайты были нацелены на то, что они расположены в «горячих точках» вдоль гена дистрофина, где происходит до 60 процентов болезнетворных мутаций

«Это новая концепция», – сказала д-р Ронда Бассель-Дуби, соавтор исследования и профессор молекулярной биологии UT Southwestern. «Мы не только нашли практический способ лечения многих мутаций, мы разработали менее разрушительный метод, который пропускает дефектную ДНК вместо ее удаления. Геном очень структурирован, и вы не хотите удалять ДНК, которая потенциально может быть важной . "

Стратегия однорежущего редактирования может быть полезна для лечения других заболеваний одного гена, сказал доктор Олсон. Однако вовлеченные гены должны быть способны функционировать, если некоторые экзоны удаляются из рецепта белка.

«Дистрофин походит на большой амортизатор, удаление нескольких катушек пружин прекрасное. Другие белки могут быть не такими легкими», – сказал д-р Олсон, содиректор Исследовательского центра мышечной дистрофии Wellstone, Профессор и кафедра молекулярной биологии Юго-Западного Юта.

«Реальная надежда»

Д-р. Лаборатория Олсона продолжит тестирование метода, чтобы гарантировать, что он не имеет побочных эффектов, в дополнение к поиску путей повышения точности направляющих РНК. В то же время в этой работе появилась новая биотехнологическая компания Exonics Therapeutics Inc., которая работает над дальнейшей оптимизацией и расширением подхода к дополнительным мутациям DMD, а также другим нервно-мышечным заболеваниям. Экзоника лицензировала технологию UT Southwestern.

«Это большой шаг вперед, – сказал доктор Бассель-Дуби. «Было предложено много разных методов лечения, но это дает реальную надежду расширить и улучшить качество жизни пациентов».

Некоторые из этих пациентов уже видели на собственном опыте, как редактирование генов может исправлять дефекты в их клетках. Д-р Джей Шнайдер, соавтор исследования, вспоминает о первом пациенте DMD, который несколько лет назад пожертвовал клетки исследовательской работе.

Пациентка, уже находящаяся в инвалидном кресле, посетила лабораторию и с изумлением наблюдала, как его собственные мышечные клетки били в блюде культуры после корректирующего редактирования.

«Это был невероятно вдохновляющий момент не только для этого страстного пациента, но и для всей клинической и научной команды», – сказал д-р Шнайдер, адъюнкт-профессор внутренней медицины и кафедры сердца сердца Далласа в исследованиях сердца на юго-западе Юта. «Принимая медицинские проблемы, такие как МДД от пациента, до лабораторного стенда, а затем обратно к пациенту – это видение, и эти новые технологии редактирования генов делают это видение реальностью».

Источник:

http://www.utsouthwestern.edu/newsroom/articles/year-2018/crispr-heart-tissue.html

      

Source link