DNA修复工具成功地修复细胞的遗传性疾病

基因突变导致坏遗传性肾脏疾病影响的儿童和年轻人已经固定在patient-derived肾细胞DNA维修工具使用一个潜在的改变游戏规则的。的进步,由布里斯托尔大学的科学家开发的,发表在核酸研究。

在这个新的研究中,他们创建了一个国际研究小组描述基因DNA修复工具修复错误的podocin,耐可继承的类固醇肾病综合征的常见的遗传原因(SRNS)。

Podocin是一种蛋白质通常位于专业肾细胞的表面和肾脏功能是至关重要的。错误podocin,然而,仍然停留在细胞和从来没有让它浮出水面,晚期破坏足细胞。因为疾病无法治愈的药物,基因疗法修复基因突变导致的错误podocin为病人提供了希望。

通常情况下,人类病毒一直在利用基因治疗应用程序进行基因修复。这些都是作为一个“特洛伊木马”进入细胞携带的错误。目前控制系统包括慢病毒(LV)、腺病毒(AV)和腺相关病毒(AAV),这些都是相对无害的病毒很容易感染人类。然而,这些病毒都共享相同的限制,因为它们被限制在空间内的病毒外壳。这反过来限制的货物可以交付,即有效的基因修复所需的DNA工具包,大大限制了基因疗法的应用范围。

通过应用合成生物学技术,弗朗西斯科·Aulicino和博士领导的研究小组教授因伯格从布里斯托尔学院的生物化学、重组杆状病毒,一种对人类无害的昆虫病毒不再受制于有限的货运能力。

“集分开杆状病毒从LV、AV、AAV是缺乏刚性外壳封装货舱。”弗朗西斯科·Aulicino博士说,他是这项研究的领导者。杆状病毒就像一根空心的壳——它只是变得不再当货物增加。这意味着很多更复杂的工具来修复基因缺陷可以由杆状病毒,比常用的系统,使其更加多才多艺。

首先,杆状病毒必须具备穿透人体细胞通常不会做。我们装饰了杆状病毒蛋白质,使其进入人体细胞非常有效。”Aulicino博士解释道。这修改杆状病毒被认为是安全的,因为它只能昆虫中繁殖,但不是在人类细胞。科学家们然后用工程化的杆状病毒比以前可能产生更大的DNA片段,并构建这些一系列的人体细胞的基因组。

DNA在人类基因组中包含30亿碱基对组成~ 25.000基因,其编码的蛋白质是细胞功能所必需的。如果错误的碱基对发生在我们的基因,蛋白质错误可以使我们生病,导致遗传性疾病。遗传性疾病的基因治疗的承诺修复其根,通过修正这些错误在我们的基因组。基因编辑方法,特别是CRISPR / Cas-based方法,极大地增进了字段通过使基因修复与碱基对精度。

团队使用patient-derived足细胞基因组中携带致病的错误来证明他们的技术的能力。通过创建一个DNA修复工具,包括蛋白质剪刀和引导他们的核酸分子,替代缺陷基因的DNA序列,与单个工程团队交付杆状病毒的健康副本podocin基因伴随CRISPR / Cas机械插入碱基对精确到基因组。这是能够逆转致病表型和恢复podocin到细胞表面。

教授因伯格解释道:“我们之前用杆状病毒感染昆虫细胞培养生产重组蛋白为研究它们的结构和功能。”这种方法,称为MultiBac,伯杰开发的实验室,已成功做出很大multiprotein复合物有许多子单元,全球在实验室。“MultiBac已经利用杆状病毒外壳的灵活性提供大型养殖昆虫细胞的DNA片段,指示他们组装我们感兴趣的蛋白质。“当科学家们意识到相同的属性可能会改变基因疗法在人类细胞中,他们去工作来创建新系统中描述他们的出版物。

Aulicino博士补充说:“有很多途径来利用我们的系统。除了podocin修复,我们可以表明我们可以同时纠正许多错误在基因组中不同的地方有效地利用我们的单杆状病毒输送系统和最新的编辑技术。”

“SRNS是较常见的遗传性疾病影响肾脏”说教授Moin萨利姆首席专家、遗传性肾脏疾病的基因治疗在布里斯托尔肾。“SRNS的特点是在早期肾功能衰竭,导致严重损失影响的人们的生活质量。”

加文·威尔斯教授布里斯托尔肾,肾细胞生物学教授总结说:“这些结果非常令人鼓舞。这种新方法不仅开创了由伯杰团队SRNS,还有一系列其他遗传疾病的肾,在高效的基因修复与现有技术不可行。这是很长一段路要实现一个新的向量系统临床应用,但我们相信提供的优势使这个非常有价值的事业。”

参考:Aulicino F, Pelosse M, Toelzer C, et al。高效CRISPR-mediated大型DNA对接和多路'编辑使用单一杆状病毒。核酸的研究。2022;50 (13):7783 - 7799。doi:10.1093 / nar / gkac587。

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