Único tratamiento de CRISPR puede corregir con seguridad y estable enfermedad genética

Genético corrige y la restauración de la proteína en modelos del ratón de la distrofia muscular de Duchenne sigue siendo un año viable después del único tratamiento de CRISPR

Los investigadores en Duke University han mostrado que un único tratamiento sistémico usando el genoma de CRISPR que corrige tecnología puede corregir con seguridad y estable una enfermedad genética -- Distrofia muscular de Duchenne (DMD) -- para más que un año en los ratones, a pesar de inmunorespuestas observadas y gen alternativo corrigiendo resultados.

El estudio aparece en línea el 18 de febrero en el remedio de la naturaleza del gorrón.

En 2016, Charles Gersbach, el profesor adjunto de la familia de Rooney de la ingeniería biomédica en el duque, publicado una de las primeras aplicaciones acertadas de CRISPR de tratar un modelo animal de la enfermedad genética con una estrategia que tiene el potencial de ser traducido a la terapia humana. Muchos ejemplos adicionales se han publicado desde entonces, y vario el genoma que corrige las terapias que apuntan enfermedades humanas está actualmente en juicios clínicas, con más en la manera.

La última investigación de Gersbach se centra en un modelo del ratón de DMD, que es causado por la incapacidad de la carrocería para producir el dystrophin, una cadena larga de la proteína que ate el interior de una fibra de músculo a su estructura circundante del apoyo.

Dystrophin es codificado por un gen que contiene 79 regiones de la proteína-codificación, llamadas los exones. Si uno o más exones son rotos o suprimidos por una mutación heredada, la cadena no consigue construida, haciendo el músculo destrozar y deteriorar despacio. La mayoría de los pacientes son silla de ruedas-salto por la edad 10 y no viven más allá de su 20s o 30s temprano.

Gersbach ha estado trabajando en los tratamientos genéticos potenciales para Duchenne desde 2009. Su laboratorio era uno del primer a comenzar a centrarse en CRISPR/Cas9, una versión modificada de un sistema de defensa bacteriano que los objetivos y las rebanadas aparte la DNA de virus invasores. Su aproximación utiliza CRISPR/Cas9 para cortar con tijeras fuera exones del dystrophin alrededor de la mutación genética, saliendo del sistema natural de la reparación de la DNA de la carrocería para coser el dorso restante del gen junta para crear acortada -- pero funcional -- versión del gen del dystrophin.

“A medida que continuamos trabajar para desarrollar terapias genéticas CRISPR-basadas, es crítico probar nuestras suposiciones y riguroso fijar todos los aspectos de esto acerqúese,” Gersbach dijo. “Una meta de nuestros experimentos era probar algunas ideas que eran discutidas en el campo, que nos ayudará a entender el potencial de CRISPR de tratar enfermedades genéticas en general y distrofia muscular de Duchenne particularmente. Esto incluye vigilar la durabilidad a largo plazo de la reacción frente a inmunorespuestas potenciales contra la proteína bacteriana Cas9.”

El primer estudio de ocho semanas demostró que el dystrophin funcional fueron restablecidos y la fuerza muscular creciente. , Sin embargo, no exploró la durabilidad a largo plazo del tratamiento.

“Es extensamente que el corregir del gen lleva a la corrección permanente del gen,” Gersbach creído dijo. “Sin embargo, es importante explorar las posibilidades teóricas que podrían minar los efectos del gen que corregían, por ejemplo perder células tratadas o una inmunorespuesta.”

La meta del nuevo estudio era explorar los factores que podrían alterar los efectos a largo plazo de corregir del gen de CRISPR/Cas9-based.

Christopher Nelson, la persona postdoctoral en el laboratorio de Gersbach que llevó el trabajo, administrado un de dósis simple de la terapia de CRISPR intravenoso a los ratones adultos y recién nacidos que llevan un gen defectuoso del dystrophin. A lo largo del año siguiente, los investigadores midieron cuántas células musculares fueron corregidas con éxito y qué tipos de cambios genéticos fueron hechos, así como la generación de cualquier inmunorespuesta contra la proteína bacteriana de CRISPR, Cas9, que actúa como “scissors” que hace cortes al genoma.

Otros estudios han denunciado que el sistema inmune del ratón puede montar una reacción a Cas9, que podría potencialmente interferir con la ventaja de las terapias de CRISPR. Varios grupos también han denunciado que algunas personas tienen inmunidad preexistente a las proteínas Cas9, probable debido a la exposición anterior al ordenador principal bacteriano.

“Las buenas noticias son que aunque observamos el anticuerpo y reacciones del linfocito T a Cas9, ningunas aparecían dar lugar a cualquier toxicidad en estos ratones,” dijo Nelson. “La reacción también no previno la capacidad de la terapia de corregir con éxito el gen del dystrophin y de producir la expresión a largo plazo de la proteína.”

Las aproximaciones también sugeridas de los resultados dirigir retos del potencial, si se presentan en el futuro. Por ejemplo, los investigadores observaron que cuando los ratones dos-día-viejos sin sistemas inmunes completamente desarrollados fueron tratados intravenoso, no se descubrió ninguna inmunorespuesta. El corregir del genoma de CRISPR seguía estable y, incluso fortalecido en algunos casos a lo largo de un año. Uno podía imaginarse el entregar de la terapia a los niños como método de evitar o de modular una inmunorespuesta indeseada.

Gersbach y Nelson reconocen, sin embargo, que funciona el sistema inmune del ratón a menudo muy diferentemente del sistema inmune humano. Y la investigación recién nacida para DMD no se realiza actualmente extensamente; la mayoría de las diagnosis de Duchenne ocurren cuando los niños son tres a cinco años. Para dirigir este reto, Gersbach dijo que de supresión del sistema inmune durante el tratamiento puede ser una aproximación viable.

Los investigadores también están investigando estrategias potenciales para restringir la expresión o el lanzamiento de Cas9 solamente a las células musculares para las duraciones cortas, que pueden aminorar la detección inmune.

“Estuvimos satisfechos observar que todos los ratones hacían bien un año después del tratamiento, pero nuestros resultados muestran que necesita ser más foco en la inmunorespuesta como nos movemos hacia modelos animales más grandes,” Nelson dijo.

Nelson y Gersbach han investigado el potencial del lejos-objetivo que corregía por CRISPR/Cas9 para modificar involuntariamente otros sitios en el genoma y han denunciado previamente actividad mínima en los sitios probables del lejos-objetivo. Otros estudios recientes, sin embargo, han denunciado que CRISPR puede a veces hacer genético corrige en el sitio correcto pero no de la manera prevista. Por ejemplo, algunos estudios han mostrado que CRISPR puede cortar haber previsto mucho más grande genético de las secciones que o que los pedazos de DNA pueden embutir en el sitio del corte. Estos tipos de corrigen habían sido previamente no denunciados en el genoma que corrige estudios porque los métodos que son solamente descubiertos usados previstos corrigen.

Para correlacionar completo todo el corrige la ocurrencia en el gen del dystrophin, Nelson utilizó una DNA que ordena la aproximación que agnostically denuncia que cualquier tipo de corrija. Asombrosamente, había muchos tipos de corrige la fabricación además del retiro previsto del exón apuntado, incluyendo un de alto nivel de la inserción de las series de la DNA del vector viral que codificaba el sistema CRISPR/Cas9.

Dependiendo del tipo de tejido y de la dosificación de CRISPR entregados, tanta como la mitad del en el blanco corrige dado lugar a estos cambios alternativos de la serie. Aunque este resultado fuera asombrosamente, los cambios involuntarios de la serie no aparecen afectar el seguro o la eficacia de este gen CRISPR/Cas9 que corrige la aproximación para DMD.

“Ningunos de éstos corrigen serían necesariamente una tema de inquietud en este caso porque el gen del dystrophin es ya defectuoso,” dijeron Nelson. “Que siendo dicho, cualquier resultado involuntario podría potencialmente llevarse de la eficiencia del gen que corregía usted está intentando lograr, que soporta la importancia de diseñar maneras de determinar objetivo y atenuar la opción corrige en los estudios futuros.”

Los “estudios anteriores sugirieron que algunos de estos otros tipos de corrijan podrían suceso,” Gersbach dijo. “Solamente éste es una de las primeras mediciones completas de estas acciones en un modelo animal usando una aproximación terapéutico relevante. Moviéndose adelante, este fenómeno necesita ser vigilado cuidadosamente y ser entendido mejor. Los métodos que evitan estos opción corrigen y aumentan la frecuencia del previsto corrigen serán importantes para la maximización del potencial del genoma que corrige para tratar enfermedad.”