Banebrydende genredigeringsteknik kan reparere defekte T-celler hos patienter med CTLA-4-insufficiens

Banebrydende genredigeringsteknik kan reparere defekte T-celler hos patienter med CTLA-4-insufficiens

En fejl i celler, der udgør en central del af immunsystemet, kan repareres ved hjælp af en banebrydende genredigeringsteknik, viser ny forskning ledet af UCL-forskere på menneskelige celler og mus.

Forskere siger, at undersøgelsen, offentliggjort i Science Translational Medicine, kan føre til nye behandlinger for en sjælden sygdom i de hvide blodlegemer, der normalt hjælper med at kontrollere immunsystemet - kendt som regulerende T-celler - og dem, der beskytter kroppen mod gentagne infektioner og kræft - kendt som effektor-T-celler.

Patienter med tilstanden kendt som CTLA-4-insufficiens bærer mutationer i et gen, der får disse T-celler til at fungere unormalt. Det får dem til at lide af alvorlig autoimmunitet, hvor deres immunsystem angriber deres eget væv og organer, herunder deres blodceller.

Tilstanden forringer også deres immunsystems "hukommelse", hvilket betyder, at patienter kan have svært ved at bekæmpe tilbagevendende infektioner fra de samme vira og bakterier. I nogle tilfælde kan det også føre til lymfom, en type blodkræft.

I menneskelige celler var forskere i stand til at målrette det defekte gen i T-celler fra patienter med CTLA-4-insufficiens og reparere fejlene ved hjælp af "klip og indsæt" genredigeringsteknikker ved hjælp af CRISPR/Cas-systemet. Dette bragte CTLA-4-niveauet i cellerne tilbage til niveauet for raske T-celler. De var også i stand til at forbedre symptomerne på sygdommen hos mus med CTLA-4-insufficiens ved at give dem injektioner af genredigerede (korrigerede) T-celler.

Co-senior forfatter professor Claire Booth, Mahboubian professor i genterapi og pædiatrisk immunologi ved UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, sagde: "Det er virkelig spændende at tænke på at bringe denne behandling til patienter. Hvis vi kan forbedre deres symptomer og reducere risikoen for lymfoproliferativ sygdom, vil dette være et stort skridt fremad. "Dette særlige papir er vigtigt, fordi det er vigtigt at korrigere dette gen. T-celler, som er en ny tilgang til medfødte immunitetsdefekter."

CTLA-4 er et protein produceret af T-celler, der hjælper med at kontrollere immunsystemets aktivitet. De fleste mennesker bærer to arbejdskopier af genet, der er ansvarlig for at producere CTLA-4, men de, der kun har én arbejdskopi, producerer for lidt af proteinet til at regulere immunsystemet tilstrækkeligt.

I øjeblikket er standardbehandlingen for CTLA-4-insufficiens en knoglemarvstransplantation til at erstatte de stamceller, der er ansvarlige for at producere T-celler. Men transplantationer er risikable og kræver høje doser kemoterapi og mange uger på hospitalet. Ældre patienter med CTLA-4-insufficiens er typisk ikke gode nok til at tolerere transplantationsproceduren.

Professor Booth sagde: "Der er mange positive aspekter ved vores tilgang. Vi mener, at ved at korrigere patientens T-celler, kan mange af symptomerne på sygdommen forbedres, samtidig med at de er meget mindre giftige end en knoglemarvstransplantation. Celler er enklere, og det er lettere at korrigere T-cellerne. Med denne tilgang ville patienterne kræve meget mindre tid på hospitalet."

Genredigeringsmetoden udviklet af UCL-forskere bruger den nobelprisvindende CRISPR/Cas9-genredigeringsteknologi til at målrette det defekte CTLA-4-gen og skære det i to. Derefter leveres en korrigeret DNA-sekvens til cellen ved hjælp af en modificeret virus. Dette limes derefter over den defekte del af genet ved hjælp af en cellulær DNA-reparationsmekanisme kendt som homologi-dirigeret reparation.

Dette gjorde det muligt for forskerne at opnå nøglesekvenser inden for CTLA-4-genet - kaldet intronen - som kun tillader det at blive tændt og slukket af cellen, når det er nødvendigt.

Gener, der spiller en afgørende rolle i at kontrollere immunresponser, er ikke konstant tændt og er meget stramt reguleret. Teknikken, vi bruger, giver os mulighed for at forlade de naturlige (endogene) mekanismer, der styrer genekspression, mens vi retter fejlen i selve genet."

Professor Emma Morris,Co-senior forfatter, PProfessor i klinisk celle- og genterapi og direktør for UCLs afdeling for infektion og immunitet

Undersøgelsen blev udført af Dr. Thomas Fox, en Wellcome Trust Clinical PhD Fellow ved UCL, ledet og bygget på arbejdet af Dr. Pietro Genovese fra Dana-Farber/Boston Children's Cancer and Blood Disorder Center i Boston, Massachusetts, som er en af ​​forfatterne til undersøgelsen.

Selvom CTLA-4-insufficiens er sjælden, siger forskerholdet, at den genredigeringsterapi, de udviklede for at bekæmpe sygdommen, kunne være et bevis på princippet om deres tilgang, der kunne tilpasses til at bekæmpe andre sygdomme.

Professor Morris tilføjede: "Det er en måde at korrigere genetiske mutationer, som potentielt kan være anvendelige på andre sygdomme. Det større billede er, at det giver os mulighed for at korrigere gener, der er dysregulerede eller overaktive, men giver os også mulighed for at forstå meget mere om genekspression og genregulering."

Kilde:

University College London

Reference:

Fox, T.A., et al. (2022) Terapeutisk genredigering af T-celler for at korrigere CTLA-4-insufficiens. Videnskab translationel medicin. doi.org/10.1126/scitranslmed.abn5811.

.