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Una opción más segura a la terapia génica experimental contra la infección VIH

La técnica apunta a un tratamiento más seguro, más simple del VIH del potencial

Los científicos en el The Scripps Research Institute han descubierto un método asombrosamente simple y seguro romper genes específicos dentro de las células. Los científicos destacaron el potencial médico de la nueva técnica demostrando su uso como opción más segura a una terapia génica experimental contra la infección VIH.

“Mostramos que podemos modificar los genomas de células sin los problemas que se han conectado de largo a las técnicas tradicionales de la terapia génica,” dijimos a Carlos mayor F. Barbas III del estudio el autor, que es el profesor de Janet y de Keith Kellogg II de la biología molecular y de la química en el The Scripps Research Institute.

La nueva técnica, denunciada en métodos de la naturaleza el 1 de julio de 2012, emplea las proteínas de la nucleasa del dedo (ZFN) del cinc, que pueden atar y cortar la DNA en las situaciones exacto definidas en el genoma. ZFNs está entrando en uso disperso en experimentos científicos y tratamientos potenciales de la enfermedad, pero se entrega típicamente en las células usando métodos potencialmente aventurados de la terapia génica.

Los científicos de la investigación de Scripps agregaron simple las proteínas de ZFN directamente a las células en un plato del laboratorio y encontraron que las proteínas cruzaron en las células y realizaron sus funciones del gen-corte con eficacia alta y daño colateral mínimo.

“Este trabajo quita un atascamiento importante en el uso eficiente de las proteínas de ZFN como herramienta de la terapia génica en seres humanos,” dijo a Michael K. Reddy, que supervisa concesiones del mecanismo de la transcripción en los institutos nacionales del instituto nacional de la salud (NIH) de las ciencias médicas generales, que ayudaron al fondo el trabajo, junto con Pioneer Award de NIH de un director. “La franqueza de la aproximación del Dr. Barbas “simple de” probar la noción que ZFNs podría poseer una capacidad célula-penetrante intrínseca es un testamento a su naturaleza altamente creativa y valida más lejos su selección como beneficiario 2010 de Pioneer Award de NIH de un director.”

Suposiciones que preguntan

ZFNs, en mediados de 1990 s inventado, es construcciones artificiales hechas de dos tipos de proteína: una estructura del “cinc-dedo” que se puede diseñar para atar a una serie corta específica de la DNA, y una enzima de la nucleasa que cortará la DNA en ese punto de enlace de una manera que las células no puedan reparar fácilmente. La tecnología original para hacer que el proyectista cubre con cinc las proteínas del dedo que se utilizan para dirigir nucleases a sus genes del objetivo primero fue inventada por Barbas en el principio de los 90.

Los científicos habían asumido que las proteínas de ZFN no pueden cruzar las membranas celulares, así que el método estándar del lanzamiento de ZFN tiene sido una técnica de la terapia génica que emplea un virus relativamente inofensivo para llevar un gen del proyectista ZFN en las células. Una vez dentro, el gen de ZFN comienza a producir las proteínas de ZFN, que buscan y destruyen su gen del objetivo dentro de la DNA celular.

Un riesgo de la aproximación de la terapia génica es que si no es el virus a DNA-uniforme viral retrovirus-puede terminar hacia arriba la incorporación aleatoriamente en la DNA celular, rompiendo un gen valioso tal como un gen del tumor-supresor. Otro riesgo con este método del lanzamiento es que los genes de ZFN terminarán hacia arriba producir demasiadas proteínas de ZFN, dando por resultado un número elevado de la DNA del “lejos-objetivo” corta. “La aproximación viral del lanzamiento implica mucho daño del lejos-objetivo,” dijo a Barbas.

En el nuevo estudio, Barbas y sus colegas se establecieron para encontrar un método más seguro del lanzamiento de ZFN que no implicó la introducción de los virus o del otro material genético en las células. Experimentaron inicialmente con las proteínas de ZFN que llevan segmentos extras de la proteína para ayudarles para penetrar las membranas celulares, pero encontraron este ZFNs modificado duro producir en cantidades útiles. Eventual, los científicos reconocieron que los segmentos del cinc-dedo de ZFNs ordinario tienen propiedades que pudieron permitir a las proteínas conseguir a través de las membranas celulares en sus los propio.

“Intentamos trabajar con ZFNs sin modificar, y, eran fácil de producir y las células incorporadas muy eficientemente,” Barbas dijo.

Nueva estrategia contra el VIH

Después, las personas mostradas cómo la nueva técnica se podría utilizar en una estrategia ZFN-basada contra la infección VIH.

El retrovirus Socorro-que causa infecta normalmente las células de T vía una superficie CCR5 llamado receptor del linfocito T, y la eliminación de este receptor hace las células de T altamente resistentes a la infección VIH. En 2006, un paciente de VIH en Berlín perdió todos los signos de la infección pronto después de recibir un trasplante de la médula para tratar su leucemia de un donante con una variante del gen CCR5 esa los resultados en la expresión inferior del receptor. Romper el gen CCR5 en células de T con una terapia ZFN-basada pudo poder reproducir este efecto dramático.

“La idea es proteger algunas de las células del T del paciente contra el VIH, de modo que el sistema inmune siga siendo bastante fuerte final limpiar fuera la infección,” dijo a Barbas.

Una terapia génica que utiliza ZFNs para romper los genes CCR5 en células de T y reinfuses las células de T modificadas en pacientes está actualmente en juicios clínicas. Barbas y sus personas mostraron que podrían lograr el mismo efecto con su método más simple del ZFN-lanzamiento. Agregaron las proteínas de ZFN directamente a las células de T humanas en un plato de cultura y encontraron que dentro de las horas, una parte significativa de las células ZFN-tratadas mostradas reducciones afiladas en actividad de gen CCR5.

Después de varios usos de ZFNs, ayudados por una cámara de enfriamiento especial que perfecciona la capacidad de las proteínas de conseguir a través de las membranas celulares, los científicos podían desactivar los genes CCR5 con una eficiencia que aproximaba el de la aproximación terapia-basada gen, Barbas dijo.

La nueva aproximación también aparecía ser más segura. Un método DNA-basado las personas usadas para la comparación o los métodos viral-basados denunciados en la literatura por otros terminó encima de producir ZFNs por hasta varios días, estropeando una cantidad importante la DNA del lejos-objetivo. Pero las proteínas directamente entregadas de ZFN permanecían intacto dentro de las células por solamente algunas horas, causando daño mínimo del lejos-objetivo.

“En algunas situaciones del lejos-objetivo en donde la aproximación de la terapia génica estropea con frecuencia, no vimos ningún daño en absoluto de esta nueva técnica,” dijo a Barbas.

Esperanza de “fábricas minúsculos” de la salud

Las personas probaron su técnica directa del ZFN-lanzamiento con una variedad de otros tipos de la célula y encontraron que trabaja con eficacia determinado alta en células humanas del “fibroblasto” de la piel. Los investigadores ahora están trabajando en las terapias avanzadas en las cuales cosechan tales fibroblastos de pacientes y reprograman las configuraciones de la expresión génica de las células de modo que hagan efectivo células madres. Estas células madres inducidas pueden entonces ser modificadas usando ZFNs y otras técnicas genoma-que corrigen. Cuando están reinfused en un paciente, pueden producir millones de células terapéuticas de la progenie durante largos periodos.

Tales técnicas se pueden un día utilizar para tratar un arsenal extenso de enfermedades. Barbas, que ha estado desarrollando las estrategias anti-CCR5 para más que una década, quiere comenzar con una terapia ZFN-basada que rompa el gen CCR5 en células madres hematopoyéticas. Estas células madres de sangre-célula-fabricación, reinfused en un paciente de VIH, hicieron fábricas minúsculos para producir las células de T VIH-resistentes.

“Incluso una pequeña cantidad de células madres que llevan esta característica de la VIH-resistencia podrían terminar hacia arriba totalmente reemplazar una población original y vulnerable del paciente del linfocito T,” él dijo.

Los otros autores del papel, “apuntaron golpe de gracia del gen por el lanzamiento directo de las proteínas de ZFN,” son primer Thomas Gaj autor, y Jing Guo, Yoshio Kato, y Shannon J. Sirk, todas las piezas del laboratorio de Barbas durante el estudio.