Banbrytande genredigeringsteknik kan reparera felaktiga T-celler hos patienter med CTLA-4-insufficiens

Banbrytande genredigeringsteknik kan reparera felaktiga T-celler hos patienter med CTLA-4-insufficiens

Ett misstag i celler som utgör en viktig del av immunsystemet kan repareras med hjälp av en banbrytande genredigeringsteknik, visar ny forskning ledd av UCL-forskare på mänskliga celler och möss.

Forskare säger att studien, publicerad i Science Translational Medicine, kan leda till nya behandlingar för en sällsynt sjukdom i de vita blodkropparna som normalt hjälper till att kontrollera immunsystemet – så kallade regulatoriska T-celler – och de som skyddar kroppen från upprepade infektioner och cancer – så kallade effektor-T-celler.

Patienter med tillståndet som kallas CTLA-4-insufficiens bär på mutationer i en gen som gör att dessa T-celler fungerar onormalt. Det får dem att lida av allvarlig autoimmunitet, där deras immunsystem attackerar deras egna vävnader och organ, inklusive deras blodkroppar.

Tillståndet försämrar också immunsystemets "minne", vilket innebär att patienter kan ha svårt att bekämpa återkommande infektioner från samma virus och bakterier. I vissa fall kan det också leda till lymfom, en typ av blodcancer.

I mänskliga celler kunde forskarna rikta in sig på den felaktiga genen i T-celler från patienter med CTLA-4-insufficiens och reparera felen med hjälp av "klipp och klistra" genredigeringstekniker med CRISPR/Cas-systemet. Detta förde CTLA-4-nivån i cellerna tillbaka till nivån för friska T-celler. De kunde också förbättra symtomen på sjukdomen hos möss med CTLA-4-insufficiens genom att ge dem injektioner av genredigerade (korrigerade) T-celler.

Co-senior författare professor Claire Booth, Mahboubian professor i genterapi och pediatrisk immunologi vid UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, sa: "Det är verkligen spännande att tänka på att ge denna behandling till patienter. Om vi kan förbättra deras symtom och minska risken för lymfoproliferativ sjukdom, kommer detta att vara ett stort steg framåt. "Det här är viktigt att använda den senaste tekniken för att korrigera den här genen. T-celler, som är ett nytt tillvägagångssätt för medfödda immunitetsdefekter."

CTLA-4 är ett protein som produceras av T-celler som hjälper till att kontrollera immunsystemets aktivitet. De flesta människor bär på två arbetskopior av genen som är ansvarig för att producera CTLA-4, men de som bara har en arbetskopia producerar för lite av proteinet för att tillräckligt reglera immunsystemet.

För närvarande är standardbehandlingen för CTLA-4-insufficiens en benmärgstransplantation för att ersätta de stamceller som är ansvariga för att producera T-celler. Men transplantationer är riskabla och kräver höga doser av kemoterapi och många veckor på sjukhus. Äldre patienter med CTLA-4-insufficiens är vanligtvis inte tillräckligt bra för att tolerera transplantationsproceduren.

Professor Booth sa: "Det finns många positiva aspekter av vårt tillvägagångssätt. Vi tror att genom att korrigera patientens T-celler kan många av symtomen på sjukdomen förbättras samtidigt som de är mycket mindre giftiga än en benmärgstransplantation. Celler är enklare och det är lättare att korrigera T-cellerna. Med detta tillvägagångssätt skulle patienterna behöva mycket mindre tid på sjukhus."

Genredigeringsmetoden som utvecklats av UCL-forskare använder den Nobelprisbelönta CRISPR/Cas9-genredigeringstekniken för att rikta in den felaktiga CTLA-4-genen och skära den i två delar. Sedan levereras en korrigerad DNA-sekvens till cellen med hjälp av ett modifierat virus. Detta limmas sedan över den felaktiga delen av genen med hjälp av en cellulär DNA-reparationsmekanism känd som homologiriktad reparation.

Detta gjorde det möjligt för forskarna att få nyckelsekvenser inom CTLA-4-genen - kallad intron - som gör att den bara kan slås på och av cellen när den behövs.

Gener som spelar en avgörande roll för att kontrollera immunsvar är inte konstant påslagna och är väldigt hårt reglerade. Tekniken vi använder tillåter oss att lämna intakta de naturliga (endogena) mekanismerna som styr genuttrycket samtidigt som vi korrigerar felet i själva genen."

Professor Emma Morris,Co-senior författare, PProfessor i klinisk cell- och genterapi och chef för UCL:s avdelning för infektion och immunitet

Studien genomfördes av Dr Thomas Fox, en Wellcome Trust Clinical PhD Fellow vid UCL, ledd och byggd på arbetet av Dr Pietro Genovese från Dana-Farber/Boston Children's Cancer and Blood Disorder Center i Boston, Massachusetts, som är en av författarna till studien.

Även om CTLA-4-insufficiens är sällsynt, säger forskargruppen att genredigeringsterapin de utvecklade för att bekämpa sjukdomen kan vara ett bevis på principen för deras tillvägagångssätt som kan anpassas för att bekämpa andra sjukdomar.

Professor Morris tillade: "Det är ett sätt att korrigera genetiska mutationer som potentiellt kan vara applicerbara på andra sjukdomar. Den större bilden är att det tillåter oss att korrigera gener som är dysregulerade eller överaktiva, men också att vi kan förstå mycket mer om genuttryck och genreglering."

Källa:

University College London

Hänvisning:

Fox, T.A., et al. (2022) Terapeutisk genredigering av T-celler för att korrigera CTLA-4-insufficiens. Vetenskap translationell medicin. doi.org/10.1126/scitranslmed.abn5811.

.