Edycja genomu, w szczególności metoda CRISPR-Cas9, oferuje rewolucyjne rozwiązanie ciężkich złożonych niedoborów odporności (SCID) i innych zaburzeń genetycznych. Naukowcy z Uniwersytetu Bar-Ilan udoskonalili to podejście dzięki strategii GE x HDR 2.0, której celem jest precyzyjna wymiana genów.

Badacze z Uniwersytetu Bar-Ilan rozwijają terapię genową zaburzeń genetycznych, takich jak SCID, wykorzystując udoskonaloną technikę CRISPR-Cas9 o nazwie GE x HDR 2.0.

Ciężkie złożone niedobory odporności (SCID) to grupa wyniszczających pierwotnych niedoborów odporności, spowodowanych głównie mutacjami genetycznymi zakłócającymi rozwój limfocytów T. SCID może również wpływać na funkcję i liczbę komórek B i komórek NK. Nieleczony SCID kończy się śmiercią w pierwszym roku życia.

Konwencjonalne leczenie pacjentów ze SCID obejmuje allogeniczny przeszczep hematopoetycznych komórek macierzystych (HSCT), ale wyzwania związane ze znalezieniem zgodnych dawców i potencjalne powikłania, takie jak choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi (GVHD), stanowią istotne przeszkody w tym podejściu.

Obietnica edycji genomu

Przełomowe rozwiązanie pojawiło się wraz z pojawieniem się edycji genomu (GE), szczególnie przy użyciu technologii CRISPR-Cas9. Te nowatorskie badania nad terapią genową dają nadzieję w leczeniu wielu chorób genetycznych, takich jak SCID. System CRISPR-Cas9 tworzy specyficzne dla miejsca przerwy dwuniciowe w DNA, pozwalając na precyzyjną edycję genów. Proces naprawy może albo zakłócić działanie określonego genu, albo go skorygować, potencjalnie atakując prawie każdy gen w genomie. Rozwój ten otwiera drzwi do interwencji terapeutycznych w przypadku szerokiego zakresu chorób genomowych.

Potencjał i wyzwania związane z CRISPR-Cas9 HDR

Jedno z obiecujących podejść do edycji genomu, GE za pośrednictwem naprawy homologicznej CRISPR-Cas9 (HDR), oferuje potencjał precyzyjnego wstawiania genów. W niektórych podtypach SCID alternatywa dla HSCT może obejmować konwencjonalną insercję genu CRISPR-Cas9 za pośrednictwem HDR, ale wiąże się to z nieodłącznym ryzykiem, szczególnie w przypadkach takich jak RAG2-SCID. RAG2 jest nukleazą biorącą udział w rozszczepianiu DNA podczas rozwoju limfocytów, a insercja genu CRISPR-Cas9 za pośrednictwem HDR może prowadzić do niekontrolowanego RAG2 aktywność nukleaz i szkodliwe zmiany strukturalne.

GE x HDR 2.0: strategia Znajdź i zamień

W odpowiedzi naukowcy z Uniwersytetu Bar-Ilan w Izraelu proponują nowatorską strategię zastępowania, nazwaną GE x HDR 2.0: Znajdź i zamień. Podejście to, opisane w artykule opublikowanym dzisiaj w Komunikacja przyrodniczałączy edycję genomu za pośrednictwem CRISPR-Cas9 z wektorami dawcy DNA rekombinowanego serotypu 6 (rAAV6) w celu precyzyjnego zastąpienia RAG2 sekwencję kodującą, zachowując jednocześnie elementy regulatorowe. Strategię tę można zastosować również do innych genów z regionami gorącymi dla mutacji chorobotwórczych.

Dr Ayal Hendel z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Bar-Ilan w Goodman podkreślił: „Nasza innowacja opiera się na kluczowym spostrzeżeniu: aby skutecznie wyzwolić GE za pośrednictwem CRISPR-Cas9 HDR w celu precyzyjnej zamiany sekwencji kodującej, niezbędne jest oddzielenie dystalnej homologii ramię od miejsca rozszczepienia i dopasuj je do sekwencji bezpośrednio za segmentem wymagającym wymiany.

„W tym procesie wydłużenie długości ramienia homologii dystalnej u dawcy ma ogromne znaczenie. Zachowując endogenne elementy regulatorowe i sekwencje intronowe, nasze podejście wiernie odtwarza naturalne poziomy ekspresji genów, zmniejszając w ten sposób związane z tym ryzyko nieuregulowanej ekspresji genów.

„Ta przełomowa technika, która polega na zastąpieniu całych sekwencji kodujących lub eksonów przy jednoczesnym zachowaniu kluczowych elementów regulacyjnych, daje nadzieję pacjentom z RAG2-SCID i jest obiecujący w leczeniu różnych innych zaburzeń genetycznych.”

Odniesienie: 27 października 2023 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-023-42036-5