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Correzione delle mutazioni in cellule staminali del muscolo facendo uso di nuova tecnologia gene-modificante

Una nuova tecnica gene-modificante può essere usata per correggere le mutazioni in cellule staminali del muscolo, aprenti la strada per la prima terapia cellulare potenziale per i disordini genetici del muscolo. Il gruppo di ECRC piombo dal professor Simone Spuler ha pubblicato i loro risultati nel giornale “comprensione di JCI„.

Le cellule staminali del muscolo permettono al nostro muscolo di accumularsi e rigenerare sopra una vita con l'esercizio. Ma se determinati geni del muscolo sono mutati, l'opposto accade. In pazienti che soffrono dalla distrofia muscolare, il muscolo scheletrico già si avvi indebolirsi nell'infanzia. Improvvisamente, questi bambini non possono più funzionare, giocare il piano o scalare le scale e dipendono spesso da una sedia a rotelle dall'età di 15. Corrente, nessuna terapia per questa circostanza esiste.

Ora, possiamo accedere alle mutazioni genetiche di questi pazienti facendo uso della tecnologia CRISPR-Cas9. Ci occupiamo di più di 2.000 pazienti all'ambulatorio di Charité per i disordini del muscolo e rapidamente abbiamo riconosciuto il potenziale della nuova tecnologia.„

Il professor Simone Spuler, testa del laboratorio di Myology al centro di ricerca sperimentale e clinico (ECRC)

Il lavoro immediatamente iniziato dei ricercatori con alcune delle famiglie commoventi ed ora ha presentato i loro risultati nella comprensione del giornale JCI. Nelle famiglie studiate, i genitori erano in buona salute e non hanno avuti idea che possedessero un gene mutato. I bambini interamente hanno ereditato una copia della mutazione di malattia da entrambi i genitori.

Le cellule staminali umane modificate del muscolo si sono sviluppate nelle fibre di muscolo in mouse

Il termine “distrofia muscolare„ è usato per riferirsi a circa 50 malattie differenti. “Tutte catturano lo stesso corso, ma differiscono dovuto la mutazione dei geni differenti,„ spiegano Spuler. “E perfino all'interno dei geni, i siti differenti possono essere mutati.„ A seguito di un'analisi genomica di tutti i pazienti, i ricercatori hanno scelto una famiglia a causa del loro modulo particolare della malattia: la distrofia muscolare 2D/R3 della Arto-cintura è relativamente comune, progredisce rapido ed ha un sito adatto di aggancio per “le forbici genetiche„ vicino alla mutazione sul DNA.

Per lo studio, i ricercatori hanno prelevato un campione del tessuto del muscolo da un paziente di dieci anni, isolato le cellule staminali, moltiplicato questa base in vitro e ed usata modificare per sostituire una coppia di basi al sito mutato. Poi hanno iniettato le cellule staminali modificate del muscolo nei muscoli del mouse, che possono tollerare le cellule umane non Xeros. Questi si sono moltiplicati nel roditore e più si sono sviluppati nelle fibre di muscolo. “Con questo, potevamo indicare per la prima volta che è possibile sostituire le celle di muscolo malate con quelle sane,„ diciamo Spuler. Ulteriori prove seguenti, le cellule staminali riparate saranno rintrodotte al paziente.

Modificare basso - una tecnica specializzata

Modificare basso è una più nuova e variante altamente specializzata dello strumento gene-modificante CRISPR-Cas9. Considerando che nel metodo “classico„, entrambi i fili di DNA sono tagliati da queste forbici molecolari, gli enzimi di Cas usati per la base che modifica soltanto il colpo di forbici fuori dal glucosio residuo da una base particolare e fissano differente, così creando una base differente al sito mirato a. “Questo strumento funziona più simile alle pinzette che le forbici ed è perfetto per le mutazioni puntiformi mirate a d'avanzamento in un gene,„ dice il Dott. Helena Escobar, un biologo molecolare nel gruppo di Spuler. “È egualmente un metodo molto più sicuro, perché i cambiamenti indesiderati sono estremamente rari. Nelle cellule staminali geneticamente riparate del muscolo, non abbiamo testimoniato affatto misediting alle regioni non intenzionali del genoma.„ Escobar è l'autore principale e la persona dello studio che hanno sviluppato la tecnica per le celle di muscolo.

La terapia cellulare autologa - che comprende eliminare le proprie cellule staminali di un paziente, modificarle fuori dell'organismo e poi iniettarle nuovamente dentro il muscolo - non permetterà alle vittime che siano già costrette sulla sedia a rotelle camminare ancora. “Non possiamo riparare il muscolo che già ha atrofizzato e sostituito dal tessuto connettivo,„ sforzi di Spuler. Ed il numero delle celle che possono essere modificate in vitro egualmente è limitato. Tuttavia, lo studio fornisce la prima prova che un modulo della terapia può anche essere possibile per un gruppo di malattie precedentemente incurabili e potrebbe essere usato per riparare i piccoli difetti del muscolo, come quelli nel flessore della barretta.

Un punto più vicino ad una maturazione

Ma questo è appena il primo punto. “La pietra miliare seguente sarà di trovare un modo iniettare l'editore basso direttamente nel paziente. Una volta dentro l'organismo, “nuoterebbe„ intorno per un breve mentre, modifichi tutte le cellule staminali del muscolo e poi rapidamente riparte ancora.„ Il gruppo vuole iniziare le prime prove in un modello del mouse presto. Se questo egualmente funziona, i neonati potrebbero essere esaminati a mutazioni genetiche corrispondenti in futuro e la terapia curativa potrebbe essere iniziata in un momento in cui comparativamente poche celle avrebbero dovuto essere modificate.

Così, che cosa ha potuto in vivo una terapia per la distrofia muscolare assomigliare a concretamente? Ciò è qualcosa che gli scienziati stanno provando per un po di tempo sui modelli animali facendo uso dei vettori virali. Tuttavia, Helena Escobar spiega che perché questi vettori rimangono per troppo tempo nell'organismo, il rischio di misediting e gli effetti tossici è troppo alti. “Un'alternativa sarebbe per le molecole del mRNA che contengono le informazioni affinchè l'editore sintetizzassero gli strumenti in vivo,„ dice il biologo molecolare. “il mRNA riparte molto rapidamente nell'organismo, in modo dagli enzimi terapeutici possono rimanere soltanto in uno stato attivo per un breve periodo.„ La terapia ha potuto probabilmente anche essere ripetuta, se necessario. “Ancora non sappiamo se questo dovrebbe essere un ciclo di terapia che comprende parecchie applicazioni.„

Questo viale terapeutico significherebbe che, a differenza con di terapia cellulare autologa, non ogni paziente avrebbe dovuto essere curato determinato. Per ogni modulo della terapia del muscolo, uno “strumento„ sarebbe sufficiente per curare l'atrofia del muscolo prima che il danno principale anche accadesse. Ma, per ora, quello è ancora molto lontano.

Source:
Journal reference:

Escobar, H., et al. (2021) Base editing repairs an SGCA mutation in human primary muscle stem cells. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.145994.