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Bahnbrechende Gene-Editing-Technik kann fehlerhafte T-Zellen bei Patienten mit CTLA-4-Insuffizienz reparieren


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Ein Fehler in Zellen, die einen Schlüsselteil des Immunsystems bilden, kann mit einer bahnbrechenden Gen-Editing-Technik repariert werden, wie neue Forschungsergebnisse unter der Leitung von UCL-Wissenschaftlern an menschlichen Zellen und Mäusen zeigen.

Forscher sagen, dass die in Science Translational Medicine veröffentlichte Studie zu neuen Behandlungen für eine seltene Krankheit der weißen Blutkörperchen führen könnte, die normalerweise dazu beitragen, das Immunsystem zu kontrollieren – bekannt als regulatorische T-Zellen – und solche, die den Körper vor wiederholten Infektionen schützen und Krebs – bekannt als Effektor-T-Zellen.

Patienten mit der als CTLA-4-Insuffizienz bekannten Erkrankung tragen Mutationen in einem Gen, die dazu führen, dass diese T-Zellen abnormal funktionieren. Es führt dazu, dass sie an schwerer Autoimmunität leiden, bei der ihr Immunsystem ihre eigenen Gewebe und Organe, einschließlich ihrer Blutzellen, angreift.

Die Erkrankung behindert auch das „Gedächtnis“ ihres Immunsystems, was bedeutet, dass Patienten Schwierigkeiten haben können, wiederkehrende Infektionen durch dieselben Viren und Bakterien abzuwehren. In einigen Fällen kann es auch zu Lymphomen führen, einer Art von Blutkrebs.

In menschlichen Zellen konnten die Forscher mithilfe von „Ausschneiden“- und „Einfügen“-Genbearbeitungstechniken unter Verwendung des CRISPR/Cas-Systems auf das fehlerhafte Gen in T-Zellen von Patienten mit CTLA-4-Insuffizienz abzielen und die Fehler reparieren. Dadurch wurde der CTLA-4-Spiegel in den Zellen wieder auf den Wert gesunder T-Zellen gebracht. Sie waren auch in der Lage, die Symptome der Krankheit bei Mäusen mit CTLA-4-Insuffizienz zu verbessern, indem sie ihnen Injektionen von geneditierten (korrigierten) T-Zellen gaben.

Co-Senior-Autorin Professor Claire Booth, Mahboubian-Professorin für Gentherapie und pädiatrische Immunologie am UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, sagte: „Es ist wirklich aufregend, darüber nachzudenken, diese Behandlung an Patienten weiterzugeben. Wenn wir ihre Symptome verbessern können und das Risiko einer lymphoproliferativen Erkrankung zu reduzieren, wird dies ein großer Schritt nach vorne sein. Dieses spezielle Papier ist wichtig, weil wir die neuesten Gen-Editing-Techniken verwenden, um diese T-Zellen präzise zu korrigieren, was ein neuer Ansatz bei angeborenen Immunitätsfehlern ist.“

CTLA-4 ist ein von T-Zellen produziertes Protein, das hilft, die Aktivität des Immunsystems zu kontrollieren. Die meisten Menschen tragen zwei funktionierende Kopien des Gens, das für die Produktion von CTLA-4 verantwortlich ist, aber diejenigen, die nur eine funktionsfähige Kopie haben, produzieren zu wenig von dem Protein, um das Immunsystem ausreichend zu regulieren.

Derzeit ist die Standardbehandlung für CTLA-4-Insuffizienz eine Knochenmarktransplantation, um die Stammzellen zu ersetzen, die für die Produktion von T-Zellen verantwortlich sind. Aber Transplantationen sind riskant und erfordern eine hochdosierte Chemotherapie und viele Wochen im Krankenhaus. Älteren Patienten mit CTLA-4-Insuffizienz geht es typischerweise nicht gut genug, um das Transplantationsverfahren zu tolerieren.

Professor Booth sagte: „Unser Ansatz hat viele positive Aspekte. Wir glauben, dass durch die Korrektur der T-Zellen des Patienten viele der Symptome der Krankheit verbessert werden können und gleichzeitig viel weniger toxisch sind als eine Knochenmarktransplantation Zellen ist einfacher und die Korrektur der T-Zellen ist einfacher. Mit diesem Ansatz würden die Patienten viel weniger Zeit im Krankenhaus benötigen.“

Der von den UCL-Forschern entwickelte Gen-Editing-Ansatz verwendet die mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Gen-Editing-Technologie CRISPR/Cas9, um das fehlerhafte CTLA-4-Gen anzuvisieren und in zwei Teile zu schneiden. Dann wird eine korrigierte DNA-Sequenz unter Verwendung eines modifizierten Virus an die Zelle geliefert. Diese wird dann mithilfe eines zellulären DNA-Reparaturmechanismus, der als homologiegerichtete Reparatur bekannt ist, über den fehlerhaften Teil des Gens geklebt.

Dadurch konnten die Forscher wichtige Sequenzen innerhalb des CTLA-4-Gens – das so genannte Intron – erhalten, die es ermöglichen, dass es von der Zelle nur bei Bedarf ein- und ausgeschaltet werden kann.

Gene, die eine entscheidende Rolle bei der Steuerung von Immunantworten spielen, sind nicht ständig eingeschaltet und sehr streng reguliert. Die von uns verwendete Technik ermöglicht es uns, die natürlichen (endogenen) Mechanismen, die die Genexpression kontrollieren, intakt zu lassen und gleichzeitig den Fehler im Gen selbst zu korrigieren.“

Professor Emma Morris, Co-Seniorautor, PProfessor für klinische Zell- und Gentherapie und Direktor der UCL-Abteilung für Infektion und Immunität

Die Studie wurde von Dr. Thomas Fox, einem Clinical PhD Fellow des Wellcome Trust an der UCL, geleitet und baute auf der Arbeit von Dr. Pietro Genovese vom Dana-Farber/Boston Children’s Cancer and Blood Disorder Center in Boston, Massachusetts auf, der einer der Autoren ist die Studium.

Obwohl CTLA-4-Insuffizienz selten ist, sagt das Forschungsteam, dass die Gen-Editing-Therapie, die sie zur Bekämpfung der Krankheit entwickelt haben, ein Beweis für das Prinzip ihres Ansatzes sein könnte, der zur Bekämpfung anderer Erkrankungen angepasst werden könnte.

Professor Morris fügte hinzu: „Es ist eine Möglichkeit, genetische Mutationen zu korrigieren, die potenziell für andere Krankheiten anwendbar sein könnten. Das Gesamtbild ist, dass es uns ermöglicht, Gene zu korrigieren, die fehlreguliert oder überaktiv sind, aber es uns auch ermöglicht, viel mehr über Genexpression und Gene zu verstehen Verordnung.“

Quelle:

University College London

Referenz:

Fox, TA, et al. (2022) Therapeutische Genbearbeitung von T-Zellen zur Korrektur von CTLA-4-Insuffizienz. Wissenschaft Translationale Medizin. doi.org/10.1126/scitranslmed.abn5811.

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Daniel Wom

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