镰状细胞病的治疗基因编辑

“是令人心碎的我的孩子经过这场危机。(Eric *),当我儿子五岁,他有镰状细胞危机和医生告诉我,他可能有50/50的机会。我的心只是断了一半,”母亲说,一个八岁的男孩,镰状细胞病(SCD)。¹镰状细胞危机也被称为痛苦的危机,因为这是他们如何表现。疼痛可以发生在身体的任何地方,从小时一个星期,从轻微到痛苦的。疼痛是SCD的临床特点,所以特定的疾病,在一些语言中,疾病名称指的是痛苦。疼痛的危机是最常见的原因为SCD患者住院治疗,许多经常花几天,几周甚至几个月的医院。

镰状细胞病是最常见的遗传性血液疾病在美国,影响70000 - 80000美国人。在世界范围内,每年大约有300000名婴儿出生与化合物。这是一群常染色体隐性遗传疾病导致非典型血红蛋白分子,使红细胞镰刀,扭曲或新月形状。这典型的导致贫血,疼痛危机,反复感染和其他并发症。疼痛是由vaso-occlusion:当镰状红细胞,僵硬、呆板,聚集和困在毛细血管。这些事件使组织和器官含有氧气的血液,可以导致器官损伤,特别是在肺、肾脏、脾脏、和大脑。一个特别严重的并发症是肺动脉高压,它发生在大约三分之一的成年人SCD,会导致心脏衰竭。镜头分割引起的点两个等位基因的突变的人类β球蛋白基因(HBB)。

唯一的治疗造血干细胞(HSC)移植治疗,已超过90%风平浪静生存当使用匹配的捐献者。然而,治疗相关的并发症,如潜在的移植排斥、感染、长期的免疫抑制,急性或慢性graft-vs-host疾病和疾病复发,限制其广泛的可接受性和适用性。此外,与捐赠者的可用性是有限的。超过80%的病人没有人类白细胞antigen-identical同胞供体。不过,我们很快就会有一个更好的治疗。有真正的希望,埃里克和成千上万的其他人一样,生来就衰弱的疾病,CRISPR基因编辑可以纠正错误的基因负责化合物。

精炼基因编辑供临床使用

我们的工作在集成DNA技术(IDT)涉及到开发最高质量的工具更好地支持和促进生物医学科学家进行的研究。一个这样的发展是一种改进酶基因编辑使用CRISPR / Cas9。CRISPR / Cas9技术直接编辑的基因,它可能被用来开发一个SCD疗法的基础上体外基因编辑自体移植的肝星状细胞,适用于大多数(如果不是全部的话)患者,作为同胞捐助者将不需要。

最常用的基因编辑系统,CRISPR / Cas9,采用细菌核酸酶的能力,像Cas9耦合有针对性指导核糖核酸寡聚物(gRNAs),有选择地切断DNA,使插入、删除或替换致病突变产生健康的版本的DNA序列。然而,对非标靶基因的假设的风险存在担忧,编辑,可能导致影响如致癌基因的激活或失活的肿瘤抑制。要解决这个问题,许多科学家已经开发出Cas9变体,目的是提高其选择性,与野生型相比Cas9 (WT)。选择性增加但是在核酸酶活动的成本。

交货方法还可以提高选择性。的Cas9核酸酶和gRNA可以作为DNA表达磁带在质粒或病毒载体,作为纯化与Cas9信使rna, rna或Cas9-gRNA核糖核蛋白(RNP)复杂。方法导致更高、更持续的Cas9和gRNA细胞往往会产生更大的切削效率和脱靶效应(选票)。交付使用rnp导致“快,快”效应,最初和一个高水平的基因组编辑机械快速衰减。这导致高效基因编辑,而选票被最小化。也就是说,选票仍在发生。

为了解决这个问题,我们在屏幕踊跃参与设计了一个无偏细菌隔离RNP-delivered Cas9变异,提供非常具体的乳沟以最小的选票,并与WT Cas9核酸酶活动可比。因此,我们选择一个高保真(高保真)变体,与其他高保真Cas9核酸酶,展示了更好的特异性和更少的选票,而不包括WT-level核酸酶的活动。这项工作的结果发表在临床应用自然医学2018年(Vakulskas et al ., 2018)。²IDT和Aldevron合作提供一个良好生产规范(GMP)年级临床使用的酶。

编辑基因治疗镰状细胞病

马修Porteus博士,来自斯坦福大学医学,主要是提出了第一阶段SCD的临床试验来评估一个基因编辑疗法纠正实际致病HBB突变,可能提供全面恢复正常血红蛋白功能。HiFi Cas9酶被用来表明,镰状HBB等位基因可能是有效的纠正,同时减少问题不相干的编辑从低于1% ~ 30%,在临床前研究。酶的Aldevron GMP形式显示类似的结果,最终将被用于临床试验。知道有效临床试验将使用相同的核酸酶用于临床前研究可以建立信心与监管当局在考虑该试验。

除了SCD患者,我们的合作伙伴在Aldevron,审判人员,我们在IDT希望看到伟大的临床试验结果,将实现基因编辑治愈SCD的承诺。

*不是病人的真实姓名

引用

1。eMedicine健康。镰状细胞危机。可以在https://comments.emedicinehealth.com/sickle_cell_crisis/viewer - comments_em - 139. - htm(2019年7月访问)。

2。Vakulskas CA、义务DP Rettig GR,土耳其R, et al。高保真Cas9突变作为一个核糖核蛋白复杂使高效基因编辑在人类造血干细胞和祖细胞。Nat医学。2018;24:1216-24。

作者的传记

克里斯托弗Vakulskas博士是一个高级职员科学家在分子遗传学研究小组踊跃参与。Vakulskas博士获得爱荷华大学微生物学博士学位,在那里他学习了基因调控电路致病性细菌物种。获得博士学位后,他成为了国家卫生研究院的佛罗里达大学的博士后研究员,在那里他学习了RNA结合蛋白和转录后的基因调控。踊跃参与,Vakulskas博士研究项目管理合同,领导过程开发CRISPR蛋白质纯化,和发达的小说CRISPR蛋白质,包括Alt-R焦燕雄。HiFi Cas9核酸酶3 nls Alt-R主导者——Cas12a (Cpf1)超。