Forskarna använder sig av CRISPR att behandla genetiska levern sjukdomar i neonatal och vuxna möss

0
7

Det nyaste numret av tidskriften Nature Medicine har två djurstudier som visar att framsteg har gjorts mot att uppnå de heliga graal av genen redigera: möjlighet att förebygga eller behandla sjukdomar som orsakas av genetiska mutationer. I båda fallen använde forskarna modifierade versioner av CRISPR-Cas9, den vanligaste gen-redigering system.

Den första studien från University of Pennsylvania, rapporterar resultaten från en studie av CRISPR att behandla sällsynt leversjukdom ärftliga tyrosinemia typ 1 (HT1) i musmodeller. Personer med sjukdomen kan behandlas med ett läkemedel som kallas nitisinone och en strikt diet, men om de framsteg, som de kan utveckla leverskada och cancer.

Penn laget som används för fosterdiagnostik gen redigering i musmodeller av HT1 för att förbättra leverfunktionen—i huvudsak för att mildra effekterna av den dödliga mutation. De uppgav att de behandlade mössen uppvisade förbättrad leverfunktion och var friskare än möss som fått nitisinone.

Snarare än att använda CRISPR-Cas9, som fullt ut skivor DNA, de är anställda av ett system som kallas bas editor 3 (BE3), som genomfört ett enzym till en viss plats i DNA i levern celler. De ville visa att BE3 kan kringgå ett vanligt problem med CRISPR-Cas9, som är efter DNA klipps, reparationen kan orsaka oönskade genetiska fel.

Enzymet modifierade en genetisk sekvens för att producera den terapeutiska effekter på fostrets möss. Efter födseln, möss transporteras stabila mängder av BE3-redigerad av leverceller för tre månader, rapporterar forskarna.

“Vi planerar också att använda samma bas-redigering tekniken inte bara för att störa en mutation effekter, men att direkt korrigera mutation,” sade medförfattare Kiran Musunuru, M. D., Ph D., docent i medicin vid Penn, i ett uttalande.

RELATERAT: EN bättre enzym för CRISPR gen redigering?

I en separat studie, forskare vid ETH Zürich i Schweiz riktade sjukdomen fenylketonuri, som är en metabolisk sjukdom som kräver en speciell diet för att styra, liknande HT1. Sjukdomen orsakas av en ärftlig mutation i den gen som ansvarar för att producera levern enzymet fenylalanin hydroxylas. Utan enzymet, som kroppen inte kan metabolisera fenylalanin, vilket resulterar i en mängd olika symptom, inklusive atopisk dermatit, beslag och kognitiva förseningar.

Laget tog CRISPR-Cas9 och lagt till ett enzym som att det som kallas cytidin deaminase. De enzym som omvandlas DNA-baspar som orsakar fenylketonuri i en sund bas för par, enligt ett uttalande. Upp till 60% av alla kopior av den muterade genen har korrigerats i levern hos vuxna möss. Som ett resultat, nivåer av fenylalanin sjönk till det normala, rapporterade forskare. Djuren visade inga symtom på sjukdomen, tillade de.

“Användningen av en bas som var redaktör nyckeln till vår framgång”, säger huvudförfattare av studien, Lukas Villiger, doktorand vid ETH Zürich, i ett uttalande. Den ursprungliga tekniken för bas redigering har utvecklats vid Massachusetts Institute of Technology, förklarade han, men hans lag hade att “mixtra runt” med den för att få det att fungera i fenylketonuri, sade han i ett uttalande.

Medan två studier ger proof of concept för att använda modifierade CRISPR att rätta ärftlig sjukdom som orsakar mutationer, både forskargrupper erkänna att mer arbete måste göras innan deras gen-redigering tekniker kan prövas på människor.

Penn team används adenovirus vektorer för att leverera CRISPR och BE3, men forskarna är för närvarande tittar på alternativa metoder, såsom lipid nanopartiklar, som de hoppas kommer att minska risken för oavsiktliga immunförsvar. ETH teamet planerar en uppföljning djur studie för att bekräfta att deras bas-redigering-systemet ökar inte risken för att införa off-target mutationer som kan orsaka oavsiktliga effekter som cancer. De Schweiziska forskarna planerar också studier i större djurmodeller, som grisar, som har en lever som är mer liknande struktur som den mänskliga lever än möss.