更个性化的细胞疗法的新工具

明尼苏达大学双城队,首次开发了一种新工具来预测和定制的一种特定的DNA编辑称为“因地制宜重组。“更个性化的研究铺平了道路,高效的基因和细胞治疗糖尿病和癌症等疾病。

这项研究发表在自然通讯,同行评审、多学科的科学杂志,涵盖自然科学。

特定场地的过程重组涉及使用酶识别和修改特定序列的DNA在活细胞。它具有重要的应用程序使用细胞疗法治疗各种疾病。

免疫疗法,例如,需要从病人体内提取的免疫细胞和基因修改他们反击疾病像癌症。在这些应用程序中,重要的是要精确地控制基因表达的时间最大化治疗而减少不良反应的影响。

明尼苏达大学的工程师们已经开发出一种方法,结合高通量实验与机器学习模型站点特定的重组过程更高效和可预测的。模型允许研究人员计划的速率DNA是编辑。这意味着他们可以控制的速度治疗细胞响应它的环境,从而控制或快或慢,产生一种药物或治疗性蛋白质。

“据我们所知,这是第一个例子,使用一个模型来预测如何修改DNA序列可以控制特定站点的重组,“Casim Sarkar说,这篇论文的主要作者和副教授在明尼苏达双城大学生物医学工程系。“通过应用工程原则这个问题,我们可以在DNA的速度表盘编辑发生和使用这种形式的控制来调整治疗细胞反应。我们的研究还确定了小说的DNA序列,更有效地比在自然界发现的重组,可加速细胞响应时间。”

Sarkar和他的团队首先开发了一个实验性的方法来计算特定站点的重组,然后使用这些信息来训练一个机器学习算法。最终,这将允许研究人员只需输入一个DNA序列,和模型预测的速度,将重组DNA序列。

他们还发现,他们可以利用建模预测和控制的同时生产多个蛋白质在细胞内。这可以用来计划干细胞产生新的组织或器官再生医学应用程序或赋予治疗细胞能够产生多个药物在预定义的比例。

“不同的病人可能需要不同的剂量或快或慢的细胞response-not每个人都是一样的,“Sarkar解释道。”通过建立细胞内基因电路,利用多个不同的DNA序列和重组率定义,我们现在可以实现很难做的事情之前,像项目的比率在治疗细胞蛋白的生产。我们的理性方法使个性化治疗病人。”

参考:张问,Azarin SM, Sarkar CA。Model-guided工程DNA序列的预测特定站点的重组率。Nat审稿。2022;13 (1):4152。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 31538 - 3。

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