Plačiojo MIT instituto ir Harvardo tyrėjai sukūrė genų redagavimo prionų ligos gydymą, kuris pailgina gyvavimo trukmę maždaug 50%, naudojant pelės mirtinos neurodegeneracinės būklės modelį. Gydymas, kurio metu naudojamas bazinis redagavimas, kad DNR būtų pakeista viena raide, sumažino ligą sukeliančio priono baltymo kiekį smegenyse net 60%.
Šiuo metu prionų liga nėra išgydoma, o naujas požiūris gali būti svarbus žingsnis link gydymo, kuris užkerta kelią ligai arba sulėtina jos progresavimą pacientams, kuriems jau pasireiškė simptomai. Bazinio redagavimo metodas taip pat gali būti vienkartinis gydymas visiems prionų liga sergantiems pacientams, nepaisant genetinės mutacijos, sukeliančios jų ligą.
Darbas, kuriam vadovavo Broad vyresniųjų grupių vadovai Sonia Vallabh ir Ericas Minikelis, taip pat Broad core instituto narys Davidas Liu, yra pirmasis įrodymas, kad prionų baltymų kiekio sumažinimas pagerina gyvūnų, kurie buvo užkrėsti žmogaus versija. baltymų. Išvados paskelbtos m Gamtos medicina.
„Kaip kantrus mokslininkas, aš dažnai galvoju apie tai, kaip mums pasisekė, kad dabar susiduriame su šia problema“, – sakė Vallabhas. „Kai 2011 m. gavau savo genetinio tyrimo ataskaitą, pasaulis niekada nebuvo girdėjęs apie bazinį redagavimą. Didelė privilegija turėti galimybę šiuos galingus naujus įrankius nukreipti į mūsų ligą.
„Buvo neįtikėtina sujungti mūsų ligų modelius su šia genų redagavimo technologija”, – sakė Minikel.
„Mūsų laboratorijai labai pasisekė, kad turėjome galimybę dirbti su Ericu ir Sonia, kurie šiam bendradarbiavimui atnešė didžiulę patirtį, mokslinį kruopštumą ir visišką atsidavimą“, – sakė Liu, Richardo Merkino profesorius ir Merkino transformuojamųjų technologijų instituto direktorius. „Healthcare at the Broad“. „Tikimės, kad rezultatai gali padėti ateityje plėtoti vienkartinį šios svarbios ligų klasės gydymą.
Meirui An ir Jessie Davis, abu projekto metu Liu laboratorijos absolventai, yra pirmieji tyrimo autoriai.
„Prionų liga turi daug skirtingų priežasčių – kai kurios yra genetinės, kai kurios atsiranda spontaniškai, o kitos kyla dėl infekcijų, tačiau manome, kad ši bazinė redagavimo strategija gali būti taikoma visoms šioms prionų ligos formoms“, – sakė An. „Tai gali būti tikrai perspektyvi strategija.”
Ilgai laukta strategija
Vallabh ir Minikel tyrė prionų ligą nuo 2012 m., kai Vallabh motina mirė nuo ligos, vadinamos mirtina šeimynine nemiga, ir Vallabh sužinojo, kad ji paveldėjo ligą sukeliančią mutaciją. Žmonos ir vyro komanda Broad įkūrė laboratoriją, kurios pagrindinis tikslas buvo prionų ligos prevencija ir gydymas per visą savo gyvenimą.
Netrukus po CRISPR-Cas9 genų redagavimo sukūrimo 2013 m., Vallabh ir Minikel pradėjo galvoti, ar CRISPR gali būti panaudotas priono baltymą koduojančiam genui sutrikdyti. Minikelis prisimena galvojęs: „Ten yra kažkas tikrai perspektyvaus. Turėtume sugebėti ką nors padaryti su tuo.”
2018 m. Liu, dirbantis tame pačiame aukšte su Minikel ir Vallabh, Broad, kreipėsi į juos ir pasiūlė bendradarbiauti. Jo laboratorija ką tik sukūrė bazinį redagavimą, genų redagavimo metodą, kuris keičia vienos raidės DNR ir gali sustabdyti baltymų gamybą naudojant strategijas, įskaitant „stop” signalo įdiegimą genetiniame kode.
Vallabh ir Minikel, tyrinėdami populiacijų duomenų bazes, tokias kaip genomo agregacijos duomenų bazė (gnomAD), žinojo, kad R37X, natūraliai atsirandanti priono geno mutacija, sumažino baltymų kiekį be žalingo šalutinio poveikio žmonėms. Tai suteikė jiems vilties, kad tos pačios mutacijos įdiegimas naudojant bazinį redagavimą gali apsaugoti nuo ligos.
„Mes supratome, kad tai buvo puiki galimybė panaudoti žmogaus genetiką, kad būtų galima redaguoti bazę”, – sakė Minikel.
Smegenų pristatymas
Naujajame tyrime komanda parodė, kad pagrindinis redaktorius efektyviai įdiegė R37X redagavimą žmogaus ląstelėse ir su nedaugeliu nepageidaujamų šalutinių produktų. Tačiau mokslininkams reikėjo pristatyti pagrindinius redaktorius į smegenis.
Remdamasi ankstesniu Beno Devermano vektorinės inžinerijos laboratorijos darbu, komanda sukūrė porą adeno-associated virusų (AAV), kad supakuotų ir pristatytų į smegenų ląsteles bazių redagavimo mašinas. Tada jie suleido AAV pelėms, užkrėstoms žmogaus priono baltymu.
Vidutiniškai sistema įdiegė R37X redagavimą 37% geno kopijų, todėl priono baltymo kiekis sumažėjo 50%, palyginti su pelėmis be gydymo. Pelės taip pat gyveno apie 50% ilgiau.
Mokslininkai padarė daugybę savo sistemos patobulinimų, kad padidintų redagavimo efektyvumą ir apribotų pristatymą į kitus audinius. Su patobulinta sistema jie pastebėjo 63% mažesnį prionų baltymų kiekį šešis kartus mažesne AAV doze.
Ateityje komanda tikisi, kad bazės redagavimo krovinys bus mažesnis, nes dvigubų AAV gamyba gali būti brangi. Jie taip pat planuoja sukurti strategiją, pagal kurią būtų naudojamas pagrindinis redagavimas, kuris gali įdiegti sudėtingesnius DNR pakeitimus nei vienos bazės pakeitimai, kad būtų įdiegta apsauginė mutacija, kuri nesustabdo baltymų gamybos, o užtikrina, kad pats priono baltymas būtų gerybinis.
„Dar reikia nueiti ilgą kelią, kad tai taptų terapija“, – sakė Minikel. „Tačiau tikrai įdomu pamatyti, kiek daug įmanoma.”