Az új CRISPR alapszerkesztő technológia lassítja az ALS progresszióját egerekben

Új CRISPR génszerkesztési módszertannal az Illinois-i University of Urbana-Champaign tudósai inaktiválták az amiotróf laterális szklerózis örökletes formájáért felelős gének egyikét - egy gyengítő és végzetes neurológiai betegség, amelyre nincs gyógymód. Az új kezelés lelassította a betegség progresszióját, javította az izomműködést és meghosszabbította az élettartamot az ALS agresszív formájú egereknél.

"Az ALS-nek sajnos kevés kezelési lehetősége van. Ez egy fontos első lépés annak bemutatásában, hogy a génszerkesztés ezen új formája felhasználható a betegség potenciális kezelésére" - mondta Thomas Gaj biomérnöki professzor, aki a tanulmányt Pablo Perez biomérnöki professzorral közösen vezette. -Pinera.

A módszer egy feltörekvő génszerkesztő technológiára támaszkodott, amelyet CRISPR bázisszerkesztőként ismertek.

A hagyományos CRISPR génszerkesztő technológiák levágják a DNS-molekula mindkét szálát, ami számos hibát okozhat a DNS-szekvenciában, korlátozva annak hatékonyságát és potenciálisan számos nem kívánt mutációhoz vezethet a genomban. Az illinoisi csoport ehelyett az alapszerkesztést használta "a DNS-szekvencia egyik betűjének másikra változtatására anélkül, hogy átvágná mindkét DNS-szálat" - mondta Perez-Pinera.

"Az alapszerkesztők túl nagyok ahhoz, hogy azokat az egyik legígéretesebb és legsikeresebb génterápiás vektorral, adeno-asszociált vírusként ismert sejtekbe juttassák" - mondta Gaj. Azonban 2019-ben Perez-Pinera csoportja kifejlesztett egy módszert az alapszerkesztő fehérjék felekre osztására, amelyeket két különálló AAV részecske juttathat el. A sejtbe jutva a felek újra összeállnak a teljes hosszúságú bázisszerkesztő fehérjévé.

Az AAV génszállítás és az osztott bázisú szerkesztők erejének egyesítésével Gaj és Perez-Pinera megcélozta és véglegesen letiltotta a mutáns SOD1 gént, amely az ALS örökletes formáinak nagyjából 20% -áért felelős. Eredményeiket a Molecular Therapy folyóiratban tették közzé.

"Sok ALS-tanulmány a betegség kialakulásának megelőzésére vagy késleltetésére összpontosít. A való világban azonban a legtöbb beteget csak a tünetek előrehaladtával diagnosztizálják" - mondta Colin Lim végzős hallgató. "A progresszió lassítása ahelyett, hogy megakadályozná, nagyobb hatással lehet a betegekre." Lim a tanulmány első szerzője Michael Gapinske és Alexandra Brooks végzős hallgatókkal együtt.

A kutatók először a SOD1 bázisszerkesztőt tesztelték emberi sejtekben, hogy ellenőrizzék a split CRISPR bázisszerkesztő újraszerelését és az SOD1 gén inaktiválódását. Ezután a bázisszerkesztőket kódoló AAV-részecskéket injektáltak olyan egerek gerincoszlopaiba, amelyek mutáns SOD1-gént hordoznak, amely az ALS különösen súlyos formáját okozza, amely a születést követő néhány hónapon belül megbénítja az egereket.

A betegség lassabban fejlődött a kezelt egereknél, amelyek javított motoros funkcióval, nagyobb izomerővel és kevesebb fogyással jártak. A kutatók a betegség késői stádiumának kezdete és a végstádium közötti idő 85% -os növekedését, valamint az általános túlélés növekedését figyelték meg.

"Izgatottan tapasztaltuk, hogy számos javulás jóval a betegség megjelenése után történt. Ez azt mondta nekünk, hogy lassítjuk a rendellenesség progresszióját" - mondta Gapinske.

Az alapszerkesztő egy stop jelet vezet be a SOD1 gén kezdete közelében, így annak az előnye, hogy megakadályozza a sejtet abban, hogy a rosszul működő fehérjét előállítsa, függetlenül attól, hogy a betegnek milyen genetikai mutációja van. Ez azonban potenciálisan megzavarhatja a gén egészséges változatát, ezért a kutatók a gén mutáns kópiájának megcélzásának módjait kutatják.

"Továbblépve azon gondolkodunk, hogyan tudnánk ezt és más génszerkesztő technológiákat bevinni a klinikára, hogy valamikor kezelhessük az ALS-t a betegeknél" - mondta Gaj. "Ehhez új stratégiákat kell kidolgoznunk, amelyek képesek a betegségben részt vevő összes sejtet megcélozni. Más klinikailag releváns modellekben is tovább kell értékelnünk e megközelítés hatékonyságát és biztonságosságát."

A megosztott alapú szerkesztő megközelítés más betegségek genetikai alapon történő kezelésére is alkalmas - mondta Perez-Pinera. Bár az ALS volt az eszköz első bemutatója, csoportja tanulmányokat folytat a Duchenne-féle izomdisztrófiára és a gerinc-izomsorvadásra való alkalmazásával kapcsolatban.