Laut einer neuen Studie der UCLA kann die seltene und tödliche genetische Störung CD3-Delta, schwerer kombinierter Immundefekt, mit Hilfe der neuesten Genom-Editing-Technologien in einer einmaligen Behandlung implementiert werden. Eine Mutation im CD3D-Gen, auch bekannt als CD3-Delta-SCID, stört die Bildung des CD3-Delta-Proteins, das für die korrekte Bildung von T-Zellen aus Blutstammzellen notwendig ist.
Babys können Infektionen aufgrund von T-Lymphozytenmangel nicht bekämpfen
Babys mit CD3-Delta-SCID werden aufgrund eines T-Lymphozyten-Mangels unfähig zur Bekämpfung von Infektionen geboren und sterben häufig innerhalb der ersten zwei Lebensjahre, wenn sie unbehandelt bleiben. Die einzige derzeit verfügbare Behandlung ist eine Knochenmarktransplantation, aber dieses Verfahren birgt auch ernsthafte Gefahren.
In einer in der Zeitschrift Cell veröffentlichten Studie zeigten Forscher, wie die Mutation, die zu CD3-Delta-SCID in Blutstammzellen führt, korrigiert und ihre Fähigkeit zur Bildung von T-Zellen wiederhergestellt werden kann. Diese Technik der Genom-Editierung wird als Basis-Editierung bezeichnet.
Eli und Edythe Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research an der UCLA, leitende Autoren der Veröffentlichung, deren Labore zusammenarbeiten, um eine potenzielle Therapie zu entwickeln. Donald Kohn und Dr. Es ist die Heimat von Gay Crooks.
Kohns Labor hat bereits wirksame Gentherapien für eine Reihe von Anomalien des Immunsystems entwickelt, darunter verschiedene Arten von SCID. D., pädiatrischer Hämatologe und Immunologe am Alberta Children's Hospital Research Centre in Kanada. Nicola Wright bat sie und ihre Kollegen, sich auf CD3-Delta-SCID zu konzentrieren, da sie nach einer besseren Behandlungsoption für ihre Kinder suchte.
Die mennonitische Bevölkerung, die zwischen Kanada und Mexiko migriert, ist sehr anfällig für CD3-Delta-SCID. Wright fuhr fort: „Da Neugeborene in Mexiko nicht auf SCID untersucht werden, begegne ich oft Babys, die spät diagnostiziert werden und ziemlich krank nach Kanada zurückkehren.
Grace McAuley, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin, die dem Labor am Ende ihres letzten Jahres an der UCLA beitrat, hatte eine riskante Idee, als sie Kohn Wrights Anfrage in ihr Labor brachte.
Kohn, ein angesehener Professor für Mikrobiologie, Immunologie und Molekulargenetik sowie Pädiatrie, sagte: „Grace empfahl uns, Base Editing auszuprobieren, ein ziemlich neues Tool, das meine Gruppe noch nie zuvor erforscht hatte.
Die Basenbearbeitung ist eine hochempfindliche Methode der Genombearbeitung, die es Forschern ermöglicht, einzelne Buchstaben-DNA-Mutationen zu korrigieren. Die vier chemischen Bausteine der DNA sind A, T, C und G. Diese Basen kommen zusammen, um die "Sprossen" der Doppelhelix-Leiterstruktur der DNA zu bilden.
Im Gegensatz zu anderen Gen-Editing-Plattformen wie CRISPR-Cas9, die beide Stränge des Chromosoms schneiden, um die DNA zu ersetzen, wandelt das Basen-Editing einen DNA-Basenbuchstaben chemisch in einen anderen um (z. B. A in G), wodurch das Chromosom intakt bleibt.
„Am Anfang, als die Basisbearbeitung nicht funktionierte, hatte ich eine wirklich steile Lernkurve“, sagt McAuley, der jetzt Master- und Doktorand an der UC San Diego ist und der Erstautor der Studie ist. Aber ich bestand darauf, weiterzumachen. Mein Ziel war es, diese Behandlung in die Klinik zu bringen, sobald sie sicher durchgeführt werden kann.
David Liu, der Schöpfer der Basisanordnung und Forscher am Broad Institute, kontaktierte McAuley mit der Bitte um Anleitung zur Bewertung der Sicherheit der Methode für diese spezielle Verwendung. McAuley hat endlich einen Basenregulator entdeckt, der die genetische Mutation, die Krankheiten verursacht, hochwirksam umkehrt.
Die Suche nach Stammzellen von Patienten für die UCLA-Studie war aufgrund der außergewöhnlichen Seltenheit der Krankheit schwierig. Die Initiative gewann an Dynamik, als Wright Wissenschaftlern Blutstammzellen von einem CD3-Delta-SCID-Patienten gab, der eine Knochenmarktransplantation hatte.
In drei Laborexperimenten reparierte der Basiseditor durchschnittlich 71 % der Stammzellen des Patienten.
Ein klinischer Dozent für Rheumatologie an der UCLA, Dr. Als nächstes testeten Gloria Yiu und McAuley, ob sich die reparierten Zellen in T-Zellen umwandeln konnten. Yiu verwendete synthetische Thymus-Organoide, Gewebenachbildungen aus Stammzellen, die den Thymus nachahmen, das menschliche Organ, in dem sich Blutstammzellen in T-Zellen verwandeln.
Künstliche Thymus-Organoide entwickelten reife, voll funktionsfähige T-Zellen, nachdem sie die korrigierten Blutstammzellen erhalten hatten.
„Das künstliche Thymus-Organoid war ein geeignetes Werkzeug, um zu zeigen, dass die grundlegende Bearbeitung der Stammzellen von Patienten den bei dieser Krankheit beschriebenen Defekt verbessern kann, da es die Produktion reifer T-Zellen sehr effizient stimuliert“, sagte Yiu, der ebenfalls einer der ist Erstautoren der Arbeit.
McAuley verwendete dann eine Maustransplantation, um die Haltbarkeit der reparierten Stammzellen zu untersuchen. Die Tatsache, dass die reparierten Zellen noch vier Monate nach der Transplantation vorhanden waren, bewies, dass die Mutation in echten, sich selbst erneuernden Blutstammzellen durch Baseneditierung erfolgreich korrigiert wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass die korrigierten Blutstammzellen lange halten und die T-Zellen produzieren können, die die Patienten benötigen, um ihre Gesundheit zu erhalten.
Crooks, Professor für Pathologie und Labormedizin, kommentierte: „Diese Studie war ein großartiges Bild der kooperativen Wissenschaft, bei der klinische Bedürfnisse und wissenschaftliche Expertise zusammenkamen. Jedes Teammitglied war entscheidend für den Erfolg des Projekts.
Das Studienteam arbeitet derzeit mit Wright an einer klinischen Studie für Säuglinge mit CD3-Delta-SCID aus Kanada, Mexiko und den Vereinigten Staaten.
Die National Institutes of Health, die V Foundation, die AP Giannini Foundation, die Bill and Melinda Gates Foundation, das Howard Hughes Medical Institute und die Jeffrey Modell Foundation finanzierten diese Studie.
Der in diesem Artikel beschriebene therapeutische Ansatz wurde nur in vorklinischen Tests verwendet und wurde nicht am Menschen getestet oder von der Food and Drug Administration als sicher und wirksam für die Anwendung am Menschen zugelassen. Die Technik ist durch eine Patentanmeldung abgedeckt, die von der UCLA Technology Development Group im Namen der Rechtsanwälte der University of California eingereicht wurde und Kohn und McAuley als Miterfinder aufführt.
Quelle: newsroom.ucla.edu/release
📩 21/03/2023 12:26