15:16 2022-01-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Aterizarea genelor terapeutice în siguranță în genomul uman
_ Aterizarea genelor terapeutice în siguranță în genomul uman
Multe terapii genetice și celulare viitoare pentru tratarea bolilor precum cancerul, afecțiuni genetice rare și alte afecțiuni ar putea fi îmbunătățite în eficacitatea, persistența și predictibilitatea lor prin așa-numitele „porturi genomice sigure (GSH-uri)”. Acestea sunt locuri de aterizare în genomul uman capabile să găzduiască în siguranță noi gene terapeutice fără a provoca alte modificări neintenționate în genomul unei celule, care ar putea reprezenta un risc pentru pacienți.
Cu toate acestea, găsirea GSH-urilor cu potențial de traducere clinică a a fost la fel de dificil ca găsirea unui loc de aterizare lunară pentru o navă spațială – care trebuie să fie pe un teritoriu neted și accesibil, nu prea abrupt și înconjurat de dealuri mari sau stânci, să ofere o vizibilitate bună și să permită o întoarcere în siguranță. Un GSH, în mod similar, trebuie să fie accesibil prin tehnologiile de editare a genomului, fără obstacole fizice, cum ar fi genele și alte secvențe funcționale, și să permită exprimarea ridicată, stabilă și sigură a unei gene terapeutice „aterizate”.
Astfel. până acum, doar puține GSH-uri candidate au fost explorate și toate vin cu anumite avertismente. Fie sunt situate în regiuni genomice care sunt relativ dense cu gene, ceea ce înseamnă că una sau mai multe dintre ele ar putea fi compromise în funcția lor de o genă terapeutică inserată în vecinătatea lor, fie conțin gene cu roluri în dezvoltarea cancerului care ar putea fi din neatenție. activat. În plus, GSH-urile candidate nu au fost analizate pentru prezența elementelor de reglare care, deși nu sunt gene în sine, pot regla expresia genelor de la distanță și nici dacă genele inserate modifică tiparele globale de exprimare a genelor în celule în întregul genom.
Acum, o colaborare a cercetătorilor de la Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic din Harvard, Harvard Medical School (HMS) și ETH Zurich din Elveția, a dezvoltat o abordare computațională pentru a identifica site-urile GSH cu un potențial semnificativ mai mare pentru siguranța inserarea genelor terapeutice și expresia lor durabilă în multe tipuri de celule. Pentru două din cele 2.000 de site-uri GSH prezise, echipa a oferit o validare aprofundată cu terapii adoptive cu celule T și terapii genetice in vivo pentru bolile de piele. Prin proiectarea site-urilor GSH identificate pentru a transporta o genă reporter în celulele T și, respectiv, o genă terapeutică în celulele pielii, ei au demonstrat expresia sigură și de lungă durată a genelor nou introduse. Studiul este publicat în Cell Reports Methods.
„În timp ce GSH-urile ar putea fi utilizate ca platforme de aterizare universale pentru țintirea genelor și, astfel, să accelereze dezvoltarea clinică a terapiilor genetice și celulare, până în prezent nu există un loc al genomului uman. a fost pe deplin validat și toate sunt acceptabile doar pentru aplicații de cercetare”, a declarat George Church, Ph.D., membru al Facultății Wyss Core, autor principal al studiului. „Acest lucru face ca abordarea de colaborare pe care am luat-o către GSH-uri foarte validate să fie un pas important înainte. Împreună cu instrumente mai eficiente de integrare a genelor direcționate pe care le dezvoltăm în laborator, aceste GSH-uri ar putea împuternici o varietate de eforturi de traducere clinică viitoare”. Church este lider al Platformei de biologie sintetică a Institutului Wyss, precum și profesor de genetică Robert Winthrop la HMS și profesor de științe și tehnologie a sănătății la Universitatea Harvard și Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT).
Sifting genomul pentru GSH-uri
Cercetătorii au creat mai întâi o conductă computațională care le-a permis să prezică regiuni din genom cu potențial de utilizare ca GSH-uri prin valorificarea bogăției de date de secvențiere disponibile din liniile celulare și țesuturile umane. „În această scanare pas cu pas a întregului genom am exclus din punct de vedere computațional regiunile care codifică proteine, inclusiv proteinele care au fost implicate în formarea tumorilor și regiunile care codifică anumite tipuri de ARN cu funcții în expresia genelor și în alte procese celulare. au eliminat regiuni care conțin așa-numitele elemente de amplificare, care activează expresia genelor, adesea de la distanță, și regiuni care cuprind centrele și capetele cromozomilor pentru a evita greșelile în replicarea și segregarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare”, a spus primul autor. Erik Aznauryan, Ph.D. „Acest lucru ne-a lăsat cu aproximativ 2.000 de loci candidați, toți pentru a fi investigați în continuare în scopuri clinice și biotehnologice.”
Aznauryan a început proiectul ca student absolvent împreună cu alți membri ai laboratorului lui Sai Reddy de la Departamentul de Știință a Biosistemelor al ETH Zurich. și Inginerie înainte de a vizita laboratorul Bisericii ca parte a lucrării sale de absolvent, unde a făcut echipă cu Denitsa Milanova, Ph.D. De atunci s-a alăturat grupului Church ca postdoctoral. Reddy, principal și autor principal al studiului colaborativ, este profesor asociat de imunologie de sisteme și sintetice la ETH Zurich și se concentrează pe dezvoltarea de noi metode în sisteme și biologie sintetică pentru a proiecta celulele imune pentru diverse cercetări și aplicații clinice.
Din cele 2.000 de site-uri GSH identificate, echipa a selectat aleatoriu cinci și le-a investigat în linii celulare umane comune, inserând gene reporter în fiecare dintre ele, folosind o strategie rapidă și eficientă de editare a genomului bazată pe CRISPR-Cas9. „Două dintre site-urile GSH au permis o expresie deosebit de ridicată a genei reporter inserate – de fapt, semnificativ mai mare decât nivelurile de expresie atinse de echipa cu aceeași genă reporter modificată în două GSH-uri de generație anterioară. Este important că genele reporter găzduite de cele două Siturile GSH nu au reglat nicio genă legată de cancer”, a spus Aznauryan. Acest lucru poate deveni posibil, de asemenea, deoarece regiunile din genom aflate la distanță una de alta în secvența liniară de ADN a cromozomilor, dar aproape în genomul tridimensional, în care diferite regiuni ale cromozomilor pliați se ating, pot fi afectate în comun atunci când o genă suplimentară. este inserat.
Evaluând traducerea clinică
Pentru a evalua cele mai convingătoare două situsuri GSH din tipurile de celule umane cu interes pentru terapiile celulare și genice, echipa le-a investigat în celulele T imune și piele. celule, respectiv. Celulele T sunt utilizate într-o serie de terapii cu celule adoptive pentru tratamentul cancerului și al bolilor autoimune care ar putea fi mai sigure dacă gena care codifică receptorul ar fi inserată stabil într-un GSH. De asemenea, bolile de piele cauzate de mutații dăunătoare ale genelor care controlează funcția celulelor din diferite straturi ale pielii ar putea fi potențial vindecate prin inserarea și exprimarea pe termen lung a unei copii sănătoase a genei mutante într-un GSH al celulelor cutanate divizate care reînnoiesc acele straturi.
„Am introdus o genă reporter fluorescentă în două noi GSH din celulele T umane primare obținute din sânge și o genă LAMB3 complet funcțională, o proteină extracelulară din piele, în aceleași GSH din fibroblastele dermice umane primare. și a observat o activitate de lungă durată”, a spus Milanova. „Deși aceste GSH-uri sunt poziționate în mod unic pentru a îmbunătăți nivelurile și persistența expresiei genelor în celulele părinte și fiice pentru terapie, sunt deosebit de încântat de îmbunătățirile celulare emergente care ar putea crește funcția normală a celulelor și organelor. Aspectul de siguranță este atunci de o importanță capitală.” Cu o echipă antreprenorială la Wyss, Milanova dezvoltă o platformă pentru întinerirea genetică și îmbunătățiri, cu accent pe întinerirea pielii.
„O analiză extinsă de secvențiere pe care am întreprins-o în celulele T umane primare proiectate cu GSH a demonstrat în mod clar că inserția are potențialul minim de a provoca efecte de promovare a tumorii, care este întotdeauna o preocupare principală atunci când modificăm genetic celulele pentru scopuri terapeutice. folosi", a spus Reddy. „Identificarea mai multor site-uri GSH, așa cum am făcut aici, susține, de asemenea, potențialul de a construi terapii celulare mai avansate care utilizează transgene multiple pentru a programa răspunsuri celulare sofisticate, acest lucru este relevant în special în ingineria celulelor T pentru imunoterapia cancerului.”
„Acest efort interdisciplinar de colaborare demonstrează puterea integrării abordărilor computaționale cu ingineria genomului, menținând în același timp un accent pe traducerea clinică. Identificarea GSH-urilor în genomul uman va spori foarte mult eforturile viitoare de terapie de dezvoltare axate pe inginerie mai eficiente și mai eficiente. terapii genetice și celulare mai sigure”, a spus directorul fondator al Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., care este, de asemenea, profesor Judah Folkman de biologie vasculară la HMS și Spitalul de Copii din Boston și profesor de bioinginerie la Harvard John A. Paulson School. de Inginerie și Științe Aplicate.
Comentarii:
Adauga Comentariu