CRISPR-basierter therapeutischer Ansatz zur Behandlung von tödlichen pädiatrischen Erkrankungen

Das Multisystem -Syndrom für glatte Muskeln (MSMDS) ist ein seltener Zustand, der mit Schlaganfall, Aortensektion (Zerreißen) und Tod in der Kindheit verbunden ist. Derzeit gibt es keine wirksame Behandlung oder Heilung für MSMDs. Ein einzelner Fehler im genetischen Code der Acta2 Gen ist die häufigste Ursache für MSMDs. Um diese Mutation direkt anzusprechen, entwickelten Forscher aus dem General Brigham ein maßgeschneidertes CRISPR-Cas9-Gene-Editing-Enzym, um eine potenzielle Therapie für MSMDs zu entwickeln, die das Überleben und eine verringerte Gefäßerkrankung und Neurodegeneration in Mausmodellen von MSMDs erheblich verlängerte. Die Ergebnisse werden in veröffentlicht Nature Biomedical Engineering.

Die Geschichte dieser Forschung begann wirklich am Bett. Ein Kind in kritischem Zustand brachte zum ersten Mal unser Team zusammen, zu dem Experten für klinische, genetische, biologische und therapeutische Aspekte dieser Krankheit gehören. Jetzt haben wir eine klare Roadmap, um ein experimentelles Medikament zurück zum Bett zu bringen. „

Patricia Musolino, MD, PhD, Abteilung für Neurologie, Massachusetts General Hospital (MGH)

Die von den Forschern entwickelte Therapie stützt sich auf ein Genom-Bearbeitungswerkzeug namens Base Editor, das aus einem CRISPR-Cas9-Protein besteht, das mit DNA-Modifikationsenzym fusioniert ist. Die Cas9 -Komponente wird von einer Führungs -RNA programmiert, mit der der Basiseditor an die richtige Stelle im Genom geleitet wird, um eine präzise DNA -Bearbeitung zu erstellen. Die Forscher stellten fest Acta2 Mutation, die MSMDs verursacht, änderte sich auch in der Nähe der DNA in der Nähe, wodurch die Vorteile der Korrektur aufgehoben wurden.

Als Reaktion darauf ein Team von Forschern unter der Leitung des korrespondierenden Autors Benjamin Kleinstiver, PhD, entworfen und gescreent Dutzende von Basisditoren mit maßgeschneiderten Cas9-Proteinen, um die Targeting der Acta2 Mutation. Dieses neue Basis-Editor-Protein erreichte nun mit minimierten unerwünschten Bearbeitung eine wirksame Korrektur von On-Target-Korrektur. Letztendlich erweiterte eine einzelne Dosis der maßgeschneiderten Gen-Editing-Therapie das Überleben in einem Mausmodell von MSMDs, das auch von den Forschern zur Untersuchung neuer Behandlungen bei Tieren entwickelt wurde. Mäuse, die mit einem Virusvektor behandelt wurden, der den Basiseditor kodiert, zeigten eine Verbesserung der Hirn- und Aortenerkrankungen, und andere Aspekte von MSMDs wie Übungsunverträglichkeit wurden verbessert.

„Unser Labor hat Fortschritte bei den Ingenieurbasisredakteuren gemacht, um sicherer, effektiver, präziser und besser zur Behandlung von genetischen Erkrankungen geeignet zu sein“, sagte Kleinstiver, ein Forscher im Zentrum für Genommedizin bei MGH. Kleinstivers Team hat kürzlich auch ein CRISPR-Cas9-Enzym entwickelt, das dazu beitrug, das Leben eines Kindes zu retten, das mit einer seltenen Stoffwechselerkrankung geboren wurde.

„MSMDS ist eine Krankheit mit enormen, ungedeckten Bedürfnissen, und unser Team war begeistert, die Basisbearbeitung zu nutzen, um eine Behandlung dafür zu entwickeln“, sagte Kleinstiver.

Um die Therapie in das in MSMDs betriebene Gefäßgewebe zu liefern, entwarf ein Team von Casey Maguire, PhD, einem Forscher in der MGH -Abteilung für Neurologie, einen viralen Vektor, der spezifisch auf die glatten Muskeln abzielt, die Blutgefäße vergrößert. Dies ist der erste CRISPR-basierte therapeutische Ansatz, der speziell auf das Gefäßsystem abzielt, das bei Säuglingen mit MSMDs krank und schnell Fortschritte macht.

Die Forscher haben sich bereits mit der US -amerikanischen Food and Drug Administration beschäftigt und den Weg für eine klinische Studie ebnen. In Anbetracht des Innovationsteams von Mass General Brigham sowie aus dem Gene- und Zelltherapie -Institut ist das Programm in Richtung IND -Einreichung und Sicherung von FDA -Bezeichnungen für seltene Krankheiten – Meilensteine, die die Entwicklung beschleunigen werden.

Letztendlich kann diese Forschung auch dazu beitragen, Heilmittel für andere Erkrankungen des Gefäßsystems wie Moyamoya, Marfan-Syndrom und Loeys-Dietz-Syndrom und sogar Krankheiten wie Atheriosklerose, eine Hauptursache für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und die häufigste Todesursache weltweit nach der Weltgesundheitsorganisation, voranzutreiben.

„Die Auswirkungen dieser Arbeit erstrecken sich über nur eine Krankheit“, sagte Mark Lindsay, MD, PhD, ein pädiatrischer Kardiologe im General Brigham Heart and Vascular Institute. „Unser Team hat Tools erstellt, die das Gebiet der Genombearbeitungs- und Präzisionstherapeutika auf Ebenen beschleunigt haben, die vor zwei Jahren undenkbar waren. Die Heilmittel sind möglich, aber nur, wenn wir weiterhin die biomedizinische Forschung unterstützen.“

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