Hilfe für Patienten mit Sichelzellenanämie können bald von gen-editing zu beheben, die mutation, die Ursachen der Krankheit und steigern Sie den Patienten schützende fetalen Hämoglobins.
Neue Forschung zeigt, dass die Verwendung von CRISPR-Cas9, und eine korrigierende kurze DNA-Vorlage zu reparieren, die sichelzellen-mutation in einem Patienten hämatopoetische Stammzellen (HSCs) konnte effizient und sicher.
Bioengineer Gang Bao von der Rice University ’s Brown School of Engineering durchgeführt, die Forschung in Zusammenarbeit mit dem Texas Children‘ s Hospital, Baylor College of Medicine und an der Stanford University. Die Offenbarung ist eine von mehreren in einer neuen Studie unter der Leitung von Bao und Vivien Sheehan, assistant professor am Baylor und ein Mitglied der Sichel-Zelle-Programm an der Texas Kinder-Hämatologie Center.
Die open-access-Studie erscheint in der Oxford Academic journal Nucleic Acids Research.
Sichel-Zelle Krankheit, die auf etwa 100.000 Amerikaner und Millionen weltweit, ist eine schmerzhafte und oft tödliche vererbt wird. Eine einzige mutation im Hämoglobin Untereinheit beta (aka beta-globin) Kräfte normal, scheibenförmigen roten Blutkörperchen, zu erstarren und nehmen charakteristische „Sichel“ Formen. Diese Zellen können die Schäden Gefäßwände und Blutgerinnsel kleinen Blutgefäße, stoppen die Lieferung von Sauerstoff zu den Geweben.
Heute, einige der Menschen an die Krankheit behandelt werden, mit Stammzellen aus einer abgestimmten, verwandt Spender, eine option, die Forscher sagt, ist verfügbar auf weniger als 15% der Patienten. Eine bessere Strategie wäre die Modifizierung des Patienten eigene hämatopoetische Stamm-und Vorläuferzellen (HSPCs), eine option theoretisch für jeden Patienten, da gäbe es kein Risiko der Ablehnung.
Idealerweise Stammzellen, isoliert aus dem Knochenmark des Patienten wäre-gen bearbeitet und getestet, und Chemotherapie verwendet werden, zum reduzieren der patient die Stammzellen, um Platz zu machen für die bearbeiteten Zellen. Bao sagte, die korrigierten Zellen werden dann implantiert zurück in den Patienten, wo Sie sich vermehren und spawn gesunde Blutzellen.
Für die neue Studie, und für die erste Zeit, Bao und sein team untersuchten Patienten HSPCs bei Nagetieren gezeigt, dass ein Bruchteil der gen-editierten Zellen von Patienten könnten überleben und die Funktion für etwa 4 Monate.
Diese Stammzellen wurden aus dem peripheren Blut von fünf Patienten und Knochenmark von zwei Patienten mit der Krankheit, die alle erhalten, die von Sheehan. Das Sheehan-Labor charakterisiert die Art der Hämoglobin gemacht, indem Sie die bearbeiteten Zellen und zeigten, dass gen Bearbeiten können bieten genug Schutz-und normalen Hämoglobin zu verhindern, sickling, auch unter schwerer Hypoxie fördert sickling.
Frühe tests mit wild-Typ-Cas9-protein — die „Schere“ , target und schneiden spezifische DNA-Abschnitte-von Streptococcus pyogenes led-Stammzellen mit hoher unbeabsichtigte DNA-Bearbeitungen. Diese off-target-Bearbeitungen enthalten große chromosomale Deletionen und Inversionen, könnte die Krankheit verursachen.
In einer zweiten Runde der tests, die Reis lab verabschiedet eine der letzten „high-fidelity“ version Cas9 entwickelt von Integrated DNA Technologies. Das führte zu deutlich reduzierten off-target-Bearbeitungen, Bao sagte.
Nicht alle Stammzellen, isoliert aus einem Patienten mit der Sichel mutation fixiert sind, die durch gene Bearbeiten. Am besten, nach Experimenten, die von der Bao-lab, es fest, bis zu 40%. In weiteren 50% der Zellen, die DNA geschnitten wurde und nicht repariert werden, wird durch die korrigierende DNA-template, aber das erschien zu steigern, die Stammzellen‘ expression des fetalen Hämoglobins (HbF), ein Typ von einem anderen gen, das trägt nicht die Sichel mutation und ist normalerweise ausgeschaltet, ein paar Monate nach der Geburt.
Fetalen Hämoglobins ist bekannt, mute die Auswirkungen der sichelzellkrankheit. Bao vermutet, dass, wenn die expression von fetalem Hämoglobin in den bearbeiteten Zellen besteht, 90% der Stammzellen aus dem Patienten wird entweder die Sichel mutation fixiert, oder haben sickling verhindert durch fetalen Hämoglobins.
„Unsere Hoffnung ist, dass, wenn wir nur einen Bruchteil von HSPCs aus einem Patienten Knochenmark und schädigen die restlichen, dann Bearbeiten Sie die HSPCs und liefern Sie wieder, die Kombination von gen-korrigierten und HbF-exprimierende Zellen wird genug sein, um eine Heilung der Erkrankung,“ Bao sagte.
10% der Stammzellen weiter zu produzieren Sichel-Zellen sollte nicht ein großes Anliegen sein, sagte er. „Die gute Nachricht ist, dass die normale rote Blutkörperchen haben eine Lebensdauer von etwa neun mal, dass der Sichel-Zellen,“ Bao sagte. „Das bedeutet, dass im Laufe der Zeit, die Mehrheit der roten Blutkörperchen, der normalen Zellen. Das ist das Szenario, das wir gerne sehen würden.“
Die Forscher wissen noch nicht, ob schneiden beta-globin-boost fetale Hämoglobin würde einen lang anhaltenden nutzen oder ob es Risiken induzierende beta-Thalassämie, eine Blutstörung, reduziert die Produktion von Hämoglobin. „Es ist ein Risiko, und wir müssen es besser verstehen,“ Bao sagte.
Es ist auch unklar, wie viele Stammzellen müssen bearbeitet werden, um eine langfristige Linderung für Patienten. „Wir wissen nicht, welcher Prozentsatz der HSCs mit gen-Korrektur kann erfolgreich zur Behandlung von Sichelzellanämie“, sagte er. „Einige Leute sagen, dass das nur ein paar Prozent, und manche sagen 5-10%. Meine Vermutung liegt bei etwa 5% ausreichen würde, aber der genaue Prozentsatz konnte nur festgestellt werden, durch klinische Studien.“
Die Straße zu den menschlichen Studien kann noch einige Zeit dauern, Bao sagte. „Technologie-Weise, wir sind bereit zu tun, eine klinische Studie“, sagte er. „Aber gerade erst die Genehmigung für eine Studie, die viele Ressourcen erfordern. Wir müssen zur Kompilierung der Daten und weitere Experimente, um die Sicherheit Probleme.“