Редактирование генома, в частности метод CRISPR-Cas9, предлагает революционное решение проблемы тяжелых комбинированных иммунодефицитов (SCID) и других генетических нарушений. Исследователи из Университета Бар-Илан усовершенствовали этот подход с помощью своей стратегии GE x HDR 2.0, направленной на точную замену генов.
Исследователи из Университета Бар-Илан продвигают генную терапию для лечения генетических заболеваний, таких как SCID, с использованием усовершенствованной технологии CRISPR-Cas9, получившей название GE x HDR 2.0.
Тяжелые комбинированные иммунодефициты (ТКИД) представляют собой группу изнурительных первичных иммунодефицитных заболеваний, в первую очередь вызванных генетическими мутациями, которые нарушают развитие Т-клеток. SCID также может влиять на функцию и количество B-клеток и естественных клеток-киллеров. При отсутствии лечения ТКИД приводит к летальному исходу в течение первого года жизни.
Традиционное лечение пациентов с ТКИД включает аллогенную трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток (ТГСК), но проблемы поиска совместимых доноров и потенциальные осложнения, такие как реакция «трансплантат против хозяина» (РТПХ), создают значительные препятствия в этом подходе.
Перспективы редактирования генома
Инновационное решение появилось с появлением редактирования генома (GE), в частности с использованием технологии CRISPR-Cas9. Это передовое исследование генной терапии дает надежду на лечение многих генетических заболеваний, таких как ТКИД. Система CRISPR-Cas9 создает сайт-специфичные двухцепочечные разрывы в ДНК, что позволяет осуществлять точное редактирование генов. Процесс восстановления может либо разрушить конкретный ген, либо исправить его, потенциально воздействуя практически на любой ген в геноме. Эта разработка открывает двери для терапевтических вмешательств в отношении широкого спектра геномных заболеваний.
Потенциал и проблемы CRISPR-Cas9 HDR
Один многообещающий подход к редактированию генома — GE, опосредованный репарацией, направленной на гомологию CRISPR-Cas9 (HDR), — предлагает потенциал для точной вставки генов. При определенных подтипах ТКИД альтернатива ТГСК может включать вставку обычного гена, опосредованного CRISPR-Cas9 HDR, но она несет в себе присущие риски, особенно в таких случаях, как РАГ2-СКИД. РАГ2 участвует ли нуклеаза в расщеплении ДНК во время развития лимфоцитов, а вставка гена, опосредованная CRISPR-Cas9 HDR, может привести к неконтролируемому РАГ2 нуклеазная активность и вредные структурные изменения.
GE x HDR 2.0: стратегия поиска и замены
В ответ исследователи из Университета Бар-Илан в Израиле предлагают новую стратегию замены, получившую название GE x HDR 2.0: Найти и заменить. Этот подход, изложенный в статье, опубликованной сегодня в Природные коммуникациисочетает в себе редактирование генома, опосредованное CRISPR-Cas9, с векторами донорской ДНК рекомбинантного аденоассоциированного серотипа 6 (rAAV6) для точной замены РАГ2 кодирующую последовательность при сохранении регуляторных элементов. Эту стратегию можно применить и к другим генам с «горячими точками» мутаций, вызывающих заболевания.
Доктор Аял Хендель с факультета естественных наук Гудмана Университета Бар-Илан подчеркнул: «Наша инновация основана на важнейшем понимании: чтобы эффективно инициировать CRISPR-Cas9 HDR-опосредованный GE для точной замены кодирующей последовательности, важно разделить дистальные гомологии. плечо от места расщепления и выравнивает его с последовательностью, расположенной непосредственно за сегментом, нуждающимся в замене.
«В этом процессе удлинение длины дистального плеча гомологии у донора имеет первостепенное значение. Сохраняя эндогенные регуляторные элементы и интронные последовательности, наш подход точно воспроизводит естественные уровни экспрессии генов, тем самым снижая связанные с этим риски нерегулируемой экспрессии генов.
«Этот новаторский метод, который включает в себя замену целых кодирующих последовательностей или экзонов при сохранении критически важных регуляторных элементов, дает надежду пациентам с РАГ2-SCID и обещает возможность лечения различных других генетических заболеваний».
Справка: 27 октября 2023 г., Природные коммуникации.
DOI: 10.1038/s41467-023-42036-5