Baanbrekende genbewerkingstechniek kan defecte T-cellen repareren bij patiënten met CTLA-4-insufficiëntie

Baanbrekende genbewerkingstechniek kan defecte T-cellen repareren bij patiënten met CTLA-4-insufficiëntie

Een fout in cellen die een belangrijk onderdeel van het immuunsysteem vormen, kan worden gerepareerd met behulp van een baanbrekende techniek voor het bewerken van genen, zo blijkt uit nieuw onderzoek onder leiding van UCL-wetenschappers over menselijke cellen en muizen.

Onderzoekers zeggen dat de studie, gepubliceerd in Science Translational Medicine, zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor een zeldzame ziekte van de witte bloedcellen die normaal gesproken helpen het immuunsysteem onder controle te houden – bekend als regulerende T-cellen – en behandelingen die het lichaam beschermen tegen herhaalde infecties en kanker – bekend als effector T-cellen.

Patiënten met de aandoening die bekend staat als CTLA-4-insufficiëntie dragen mutaties in een gen die ervoor zorgen dat deze T-cellen abnormaal functioneren. Het zorgt ervoor dat ze lijden aan ernstige auto-immuniteit, waarbij hun immuunsysteem hun eigen weefsels en organen aanvalt, inclusief hun bloedcellen.

De aandoening schaadt ook het ‘geheugen’ van hun immuunsysteem, wat betekent dat patiënten moeite kunnen hebben met het bestrijden van terugkerende infecties door dezelfde virussen en bacteriën. In sommige gevallen kan het ook leiden tot lymfoom, een vorm van bloedkanker.

In menselijke cellen konden onderzoekers het defecte gen in T-cellen van patiënten met CTLA-4-insufficiëntie targeten en de fouten herstellen met behulp van ‘knip-en-plak’-genbewerkingstechnieken met behulp van het CRISPR/Cas-systeem. Hierdoor kwam het CTLA-4-niveau in de cellen weer op het niveau van gezonde T-cellen. Ze waren ook in staat de symptomen van de ziekte bij muizen met CTLA-4-insufficiëntie te verbeteren door hen injecties te geven met genetisch gemodificeerde (gecorrigeerde) T-cellen.

Co-senior auteur professor Claire Booth, Mahboubian hoogleraar gentherapie en pediatrische immunologie aan het UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, zei: "Het is echt spannend om na te denken over het aanbieden van deze behandeling aan patiënten. Als we hun symptomen kunnen verbeteren en het risico op lymfoproliferatieve ziekte kunnen verminderen, zal dit een grote stap voorwaarts zijn. Dit specifieke artikel is belangrijk omdat we de nieuwste technieken voor genbewerking gebruiken om dit te bereiken: "Het nauwkeurig corrigeren van T-cellen, wat een nieuwe benadering is van aangeboren immuniteitsdefecten."

CTLA-4 is een door T-cellen geproduceerd eiwit dat de activiteit van het immuunsysteem helpt controleren. De meeste mensen hebben twee werkkopieën van het gen dat verantwoordelijk is voor de productie van CTLA-4, maar degenen die slechts één werkkopie hebben, produceren te weinig van het eiwit om het immuunsysteem adequaat te reguleren.

Momenteel is de standaardbehandeling voor CTLA-4-insufficiëntie een beenmergtransplantatie ter vervanging van de stamcellen die verantwoordelijk zijn voor de productie van T-cellen. Maar transplantaties zijn riskant en vereisen hoge doses chemotherapie en vele weken in het ziekenhuis. Oudere patiënten met CTLA-4-insufficiëntie zijn doorgaans niet goed genoeg om de transplantatieprocedure te verdragen.

Professor Booth zei: “Onze aanpak heeft veel positieve aspecten. Wij zijn van mening dat door het corrigeren van de T-cellen van de patiënt veel van de symptomen van de ziekte kunnen worden verbeterd, terwijl ze veel minder giftig zijn dan een beenmergtransplantatie. Cellen zijn eenvoudiger en het corrigeren van de T-cellen is gemakkelijker. Met deze aanpak zouden patiënten veel minder tijd in het ziekenhuis nodig hebben.”

De door UCL-onderzoekers ontwikkelde benadering van genbewerking maakt gebruik van de Nobelprijswinnende CRISPR/Cas9-genbewerkingstechnologie om het defecte CTLA-4-gen te targeten en in tweeën te knippen. Vervolgens wordt een gecorrigeerde DNA-sequentie aan de cel afgeleverd met behulp van een gemodificeerd virus. Dit wordt vervolgens over het defecte deel van het gen gelijmd met behulp van een cellulair DNA-reparatiemechanisme dat bekend staat als homologiegerichte reparatie.

Hierdoor konden de onderzoekers sleutelsequenties verkrijgen binnen het CTLA-4-gen – het intron genoemd – waardoor het alleen door de cel kan worden in- en uitgeschakeld wanneer dat nodig is.

Genen die een cruciale rol spelen bij het controleren van immuunreacties staan ​​niet voortdurend aan en worden zeer strak gereguleerd. De techniek die we gebruiken stelt ons in staat de natuurlijke (endogene) mechanismen die de genexpressie controleren intact te laten, terwijl we de fout in het gen zelf corrigeren.”

Professor Emma Morris,Co-senior auteur, PHoogleraar klinische cel- en gentherapie en directeur van de afdeling Infectie en Immuniteit van de UCL

De studie werd uitgevoerd door Dr. Thomas Fox, een Wellcome Trust Clinical PhD Fellow aan de UCL, en leidde en bouwde voort op het werk van Dr. Pietro Genovese van het Dana-Farber/Boston Children's Cancer and Blood Disorder Center in Boston, Massachusetts, een van de auteurs van de studie.

Hoewel CTLA-4-insufficiëntie zeldzaam is, zegt het onderzoeksteam dat de genbewerkingstherapie die zij hebben ontwikkeld om de ziekte te bestrijden een proof-of-principle van hun aanpak zou kunnen zijn, die zou kunnen worden aangepast om andere ziekten te bestrijden.

Professor Morris voegde eraan toe: “Het is een manier om genetische mutaties te corrigeren die mogelijk van toepassing zouden kunnen zijn op andere ziekten. Het grotere plaatje is dat het ons in staat stelt genen te corrigeren die ontregeld of overactief zijn, maar ons ook in staat stelt veel meer te begrijpen over genexpressie en genregulatie.”

Bron:

Universiteitscollege Londen

Referentie:

Fox, T.A., et al. (2022) Therapeutische genbewerking van T-cellen om CTLA-4-insufficiëntie te corrigeren. Wetenschappelijk translationele geneeskunde. doi.org/10.1126/scitranslmed.abn5811.

.