Udnyttelse styrken af en naturlig proces, der reparerer skader på det menneskelige genom, en forsker fra UT Southwestern Medical Center har bidraget til at etablere en metode til genterapi, der kan præcist og permanent rette mutationer i sygdomsfremkaldende gener.
Resultaterne er tilgængelige online i Nature.
Ved kunstigt at indlede en DNA-reparation proces kaldet homolog rekombination, Dr. Matthew Porteus af UT Southwestern, der arbejder med forskere fra Richmond, Californien-baserede SANGAMO Biosciences, var i stand til at erstatte en muteret version af genet, der koder en del af interleukin -2 receptoren (IL-2R) i humane celler, genoprette både genfunktioner og produktionen af IL-2R protein. Mutationer i IL-2R-genet er forbundet med en sjælden immun sygdom kaldet svær kombineret immundefekt sygdom, eller SCID. Børn med SCID er i stand til med held bekæmper infektioner, og skal hele tiden lever i et kim-frit miljø. Deres levetider er normalt forkortes med systemisk infektion, og mens knoglemarv transplantationer kan bruges til at behandle sygdommen, er de ikke altid lykkes.
"SCID er ideelt til denne form for terapi, fordi du kun behøver at rette fejlen i et lille antal immunceller til at løse problemet," siger Dr. Porteus, assisterende professor i pædiatri og biokemi på UT Southwestern. "Dette kaldes selektiv fordel, de raske celler vokser og deler fortrinsvis over mutant dem."
Forrige genterapi forsøg for SCID har kun været moderat succes på grund af tekniske vanskeligheder i leveringsmetode. I ét tilfælde var den korrekte IL-2R genet leveret til mutant celler af SCID børn ved en handicappet virus, men nogle efterfølgende udviklede leukæmi, fordi den virus uforvarende tændt en kræft gen.
Dr. Porteus 'strategi adskiller sig fundamentalt fra tidligere genterapi, fordi det væsentlige er sammenfaldende med den naturlige proces, som er mere præcis. Denne nøjagtighed betyder, at det i praksis, at genterapi kun påvirker det muterede gen.
Homolog rekombination er en ret sjælden begivenhed, der opstår, når DNA-strenge på et kromosom pause, hvilket skaber en beskadiget sektion. Celler har to kopier af næsten hver kromosom (en fra moderen og faderen), og de skal duplikere disse under celledeling, således at de efterfølgende celler, vil også have hver to. De sårede kromosom benytter sig af raske kopier oprettet som forberedelse til afdeling, og bruger dem som en skabelon til at reparere brud i DNA-strenge.
I den nye genterapi teknik, tog forskerne fordel af homolog rekombination ved at indføre en menneskeskabt enzym, der genkender og binder DNA ved specifikke punkter i menneskelige immunceller huser det muterede IL-2R-genet. Når bundet til det muterede gen, det enzym, skaber et brud i DNA-sekvensen, indlede rekombination processen.
I SCID, samt mange andre sygdomme, er begge eksemplarer af sygdomsgenet muteret, så der er ingen korrekte version naturligvis til rådighed. For at overvinde dette, forskere leveres også i cellerne med en korrekt version af IL-2R-genet sammen med enzymet.