Forskere bruker CRISPR til å behandle genetiske sykdommer i leveren i neonatal og voksne mus

0
20

Den nyeste utgaven av tidsskriftet Nature Medisin har to dyr studier som viser framgang mot å nå den hellige gral av genet redigering: evnen til å forebygge eller behandle sykdommer som er forårsaket av genmutasjoner. I begge tilfeller er det forskere som brukes modifiserte versjoner av CRISPR-Cas9, den mest brukte gen-redigering system.

Den første studien fra University of Pennsylvania, rapporter resultater fra en studie av CRISPR i behandling av sjelden leversykdom arvelig tyrosinemia type 1 (HT1) i mus modeller. Personer med sykdommen kan være behandlet med et stoff som heter nitisinone og en streng diett, men hvis de går, de kan utvikle leversvikt eller kreft.

Penn team brukes prenatal genet redigering i mus modeller av HT1 å bedre leverfunksjonen—i hovedsak for å lindre effektene av den dødelige mutasjon. De rapporterte at de behandlede mus viste bedre leverfunksjon og var sunnere enn mus som fikk nitisinone.

Snarere enn å bruke CRISPR-Cas9, som fullt ut skiver DNA, de var ansatt for et system som kalles base-editor 3 (BE3), som hadde et enzym til et bestemt sted i DNA av leverceller. De ønsket å vise at BE3 kan omgå et vanlig problem med CRISPR-Cas9, som er at etter at DNA er kuttet, reparasjonsprosessen kan forårsake utilsiktede genetiske feil.

Enzymet endret en genetisk rekkefølge for å produsere den terapeutiske effekter på fosterets mus. Etter fødselen, mus gjennomført stabile mengder BE3-redigert leveren celler for tre måneder, forskere rapportert.

“Vi planlegger også å bruke samme base-redigering teknikk ikke bare for å forstyrre en mutasjon effekter, men å direkte riktig mutasjon,” sier medforfatter Kiran Musunuru, M. D., Ph. D., professor i medisin ved Penn, i en uttalelse.

RELATERT: EN bedre enzym for CRISPR genet redigering?

I en separat studie har forskere ved ETH Zürich i Sveits målrettet sykdommen fenylketonuri, som er en stoffskiftesykdom som krever en spesiell diett for å styre, lik HT1. Sykdommen er forårsaket av en arvelig mutasjon i genet som er ansvarlig for å produsere leveren enzymet fenylalanin hydroksylase. Uten enzymet i kroppen kan forbrenne fenylalanin, noe som resulterer i en rekke symptomer, inkludert atopisk dermatitt, beslag og kognitiv forsinkelser.

Teamet tok CRISPR-Cas9 og lagt til ett enzym til det som kalles cytidine deaminase. Enzymet konvertert DNA-base-par som fører til fenylketonuri inn i en sunn base-par, ifølge en uttalelse. Opp til 60% av alle kopier av det muterte genet ble korrigert i livers av voksne mus. Som et resultat, nivået av fenylalanin falt til det normale, rapporterte forskere. Dyr viste ingen symptomer på sykdommen, de har lagt til.

“Bruk av en base redaktør var nøkkelen til vår suksess,” sa den primære forfatter av studien, Lukas Villiger, en stipendiat ved ETH Zürich, i uttalelsen. Den opprinnelige teknikk for base redigering ble utviklet ved Massachusetts Institute of Technology, forklarte han, men hans team hadde til “tinker rundt” med det å få det til å fungere i fenylketonuri, sa han i uttalelsen.

Mens de to studiene gir bevis av konsept for bruk av modifisert CRISPR å korrigere arvelig sykdom som forårsaker mutasjoner, både forskningsmiljøer erkjenner at mer arbeid må gjøres før sin gen-redigering teknikker kan bli prøvd i folk.

Penn team brukes adenovirus vektorer til å levere CRISPR og BE3, men forskerne er i ferd med å se inn i alternative leveringsformer, slik som kalles lipid knutsen, som de håper vil redusere risikoen for utilsiktede immunsystemet. ETH team planlegger en oppfølging dyr studie for å bekrefte at deres base-redigering system ikke øke risikoen for å innføre off-target mutasjoner som kan føre til utilsiktede effekter, som for eksempel kreft. Den Sveitsiske forskerne planlegger også studier i større dyr modeller, for eksempel griser, som har livers som er mer like i struktur til menneskelig livers enn de av mus.