Eksperimentinių ir klinikinių tyrimų centro (ECRC), bendros Max Delbrück centro ir Charité-Universitätsmedizin Berlin institucijos, mokslininkai sukūrė daug žadantį genų redagavimo metodą, skirtą atkurti baltymo, kuris yra būtinas raumenims atkurti ir atstatyti, funkciją. pacientams, sergantiems raumenų distrofijos ligomis. Išvados paskelbtos žurnale Gamtos komunikacijos.
Disferlino baltymas pirmiausia yra atsakingas už ląstelių membranų taisymą. Žmonėms, turintiems tam tikrų genų, koduojančių disferliną, mutacijų, išsivysto raumenų distrofija – raumenų nykimo ligų grupė, kuria serga tūkstančiai visame pasaulyje.
Profesorė Simone Spuler ir jos komanda, vadovaujama dr. Helenos Escobar ECRC Myologijos laboratorijoje, sėkmingai pašalino raumenų kamienines ląsteles iš dviejų pacientų, sergančių galūnių juostos raumenų distrofija, ištaisė genetinę klaidą ir atkūrė funkcionuojančius disferlino baltymus ląstelių kultūroje. Naujuose ligos modeliuose jie naudojo tą patį procesą ląstelėms rinkti, jas redaguoti ir koreguotas ląsteles persodinti atgal į peles, kur baltymų funkcija buvo atkurta ir raumenys pradėjo ataugti.
Ikiklinikinės išvados suteikia komandai pasitikėjimo imtis klinikinių tyrimų su žmonėmis. Tai apimtų raumenų ląstelių paėmimą iš pacientų, jų redagavimą laboratorijoje ir paties paciento ląstelių persodinimą atgal į tikslinius raumenis. Tyrėjai pažymi, kad ši terapija nėra visiškai išgydoma – ji apsiribotų vienu ar dviem raumenimis.
„Mūsų kūne yra daugiau nei 600 raumenų ir nėra lengva juos visus nukreipti“, – sako Spuleris. „Mes pradedame labai nuolankiai nukreipdami į vieną ar du raumenis. Bet jei ši terapija veiks, ji išgydys raumenis.”
Darbo korpusas
Beveik 20 metų Spuler ir jos bendradarbiai stengėsi suprasti disferliną, jo vaidmenį raumenų distrofijoje ir būdus, kaip išgydyti šias retas, bet niokojančias paveldimas ligas. Galūnių juostos raumenų distrofijos atveju raumenų būklė progresuoja, o jauni suaugusieji praranda gebėjimą vaikščioti ir normaliai naudotis rankomis.
„Paauglystėje būdamas geru sportininku 40 metų tampate invalido vežimėliu“, – sako Spuler, kuri tai iš pirmų lūpų mato su savo pacientais ECRC ambulatorinėje klinikoje.
Escobaras, pirmasis straipsnio autorius ir molekulinis biologas Spulerio laboratorijoje, dirbo su metodais, kaip surinkti pacientų raumenų kamienines ląsteles ir naudoti genų redagavimo įrankius, kad nustatytų mutacijas.
„Pradėjome nuo įprastesnės mutacijos, kad galėtume padėti kuo daugiau pacientų“, – sako Escobaras.
Klasikinis CRIPSR
Disferlino mutacijai ištaisyti Escobaras naudoja CRISPR-Cas9, kuris dažnai vadinamas „genų redagavimo žirklėmis“ ir už kurį 2020 m. buvo suteikta Nobelio premija. Molekulinės žirklės nukreipiamos į tikslią vietą išilgai DNR molekulės ir tada nupjaunamos. tai priversdama ląstelę taisyti DNR.
Siekiama, kad mutacija būtų ištaisyta taisymo proceso metu, todėl genas tinkamai funkcionuoja. Tyrėjai išbandė savo redagavimo sistemą keliuose korinio ryšio modeliuose, kurių rezultatai buvo labai panašūs: ji veikė labai sėkmingai ir turėjo minimalių nenumatytų pasekmių.
Pažymėtina, kad redaguojant nebuvo tiksliai suderinta su norima genetine seka, o sugeneruotame disferlino baltyme buvo keturi pokyčiai. Komanda atliko išsamią pokyčių analizę bendradarbiaudama su profesoriumi Oliveriu Daumke, kuris vadovauja Max Delbrück centro su membranomis susijusių procesų struktūrinei biologijai.
„Net ir esant šiems keturiems pakeitimams, sukurtas baltymas yra labai panašus į laukinį tipą, o tai yra versija, kurią matome sveikiems asmenims. Jis lokalizuotas palei pažeistas ląstelių membranas, o raumenys buvo regeneruoti”, – sako Escobaras.
Svarbus modelis ir klinikinis tyrimas
Vykdydami šį projektą mokslininkai sukūrė naują pelės modelį bendradarbiaudami su dr. Ralfu Kühnu, kuris vadovauja Genomo inžinerijos ir ligų modelių laboratorijai Max Delbrück centre. Pelės modelis glaudžiai imituoja specifinę disferlino mutaciją ir susidariusią ligą ir leido tyrėjams įvertinti, kaip veikia visa terapija – raumenų kamieninių ląstelių paėmimas, koregavimas ir ląstelių persodinimas atgal. Jie ypač norėjo sužinoti, ar imuninė sistema atmestų ląsteles ar atakuotų generuojamus disferlino baltymus.
„Mes nematėme imuninio atsako prieš persodintas ląsteles ar generuotus baltymus, o tai yra perspektyvu, jei tai bus įtraukta į klinikinį tyrimą”, – sako Spuleris.
Dabar komanda ieško lėšų pirmajam klinikiniam tyrimui su žmonėmis pradėti. Jei bandymas bus sėkmingas, dar praeis daug metų, kol jis bus plačiai prieinamas.
Simone Spuler ir Helena Escobar yra laukiančios patentinės paraiškos dėl žmogaus raumenų kamieninių ląstelių genų redagavimo išradėjai. Spuleris yra „MyoPax GmbH“ ir „MyoPax Denmark ApS“ įkūrėjas.