В предстоящем исследовании, опубликованном в Nature Biotechnology, соавторы Колин М. Экслин, доктор философии, из USC, и Цзянбин Ван, доктор философии, из Sangamo BioSciences описывают новый, более эффективный способ редактирования генов в кроветворном или "гематопоэтическом" стволе. клетки-предшественники (HSPC).«Генная терапия с использованием HSPC имеет огромный потенциал для лечения ВИЧ и других заболеваний крови и иммунной системы», — сказала соавтор-корреспондент Паула Кэннон, доктор философии, профессор молекулярной микробиологии и иммунологии, педиатрии, биохимии и молекулярной биологии, а также биологии стволовых клеток. и регенеративная медицина в USC. «А использование методов редактирования генома теперь позволяет нам вносить очень точные изменения, которые могут исправить генетические мутации — опечатки генов — которые могут вызвать болезнь».Несмотря на огромный потенциал такой целевой генной медицины для лечения пациентов, заставить редактирование генома работать оказалось сложной задачей для HSPC человека, особенно в самых примитивных, наименее дифференцированных клетках с наибольшей способностью превращаться в клетки крови любого типа.
Группа Кэннона, работающая с командой в Сангамо, использовала «генетические ножницы», называемые нуклеазами цинковых пальцев (ZFN), чтобы разрезать ДНК клетки в точном месте или последовательности. Клетка обычно использует копию разрезанной последовательности ДНК в качестве матрицы для восстановления разрыва ДНК. Во время этого процесса есть возможность ввести новые последовательности ДНК или исправить мутации, эффективно обманом заставляя клетку произвести генетическое редактирование.Чтобы обеспечить клетку как целевой нуклеазой, так и новым шаблоном ДНК, ученые могут использовать различные средства доставки или векторы, включая вирусы и тип генетического материала, известный как информационная РНК (мРНК).
В ходе исследования команда обнаружила высокоэффективный способ доставки матрицы репарации ДНК с использованием вирусного вектора определенного типа, известного как аденоассоциированный вирус (AAV) серотипа 6, который может естественным образом проникать в HSPC. В то же время они обнаружили, что доставка ZFN в виде короткоживущих молекул мРНК позволяет процессу разрезания и репарации ДНК происходить без нарушения HSPC. Комбинируя эти два метода доставки, ученые смогли вставить ген в точное место даже в самые примитивные HSPC человека с беспрецедентной эффективностью в диапазоне от 15 до 40 процентов.
Затем команда трансплантировала эти генетически отредактированные человеческие HSPC мышам с иммунодефицитом и обнаружила, что клетки процветают и дифференцируются во многие разные типы клеток крови, при этом все изменения в своей ДНК сохраняются.«Наши результаты обеспечивают стратегию для расширения применения технологий редактирования генома в HSPC», — сказал соавтор-корреспондент Майкл С. Холмс, доктор философии, вице-президент по исследованиям в Sangamo BioSciences. «Это значительно продвигает наш прогресс в применении редактирования генома к лечению заболеваний крови и иммунной системы человека».
