提高基因编辑通过促进错误修复CRISPR / Cas9-cut DNA
囊性纤维化(CF)是一种慢性,渐进遗传性疾病影响肺、胰腺和其他器官。虽然目前治疗方案管理症状,减少并发症,提高生活质量,没有治愈,对大多数人来说,条件是最终死亡。平均而言,个人与CF大约30年的寿命。
然而,创新的新基因编辑技术带来了希望治愈。自出版的论文2012年和2013年制定协议基因组编辑、CRISPR(定期聚集空间短回文重复)得到了关注和生成很多兴奋的能力做出精确的,永久的改变在动物和植物的DNA。CRISPR有潜力为患有严重疾病提供新的治疗方法由单个基因突变引起的,包括CF。它也被调查治疗镰状细胞性贫血,亨廷顿氏舞蹈症,改善免疫治疗癌症的方法。
与第一临床试验CRISPR基因编辑的进步和第一gene-edited婴儿的争议继续引发讨论,更重要的是比以往任何时候都更好地理解不仅好处还CRISPR-based疗法的风险。
保持CRISPR目标
CRISPR / Cas9目标DNA和编辑系统能够通过精确的削减双链DNA。这些削减修复细胞的几种可能机制之一:两个主要的异源端加入(NHEJ)或homology-directed修复(HDR)。NHEJ细胞趋向于更加突出,尽管它倾向于意想不到的插入和删除(indels)引入到DNA修复。这是一个特别关注是否有任何不相干的乳沟网站,从而导致不良indels和潜在的脱靶效应(选票)。这些选票可能影响潜在CRISPR疗法的安全性,确定是否批准临床使用,治疗。对于许多CRISPR实验和疗法,HDR是首选的,因为它不如NHEJ容易出错,可以调节基因组中特定的突变或插入。
提高成功的机会发展CRISPR-based疗法,这样的公司集成DNA技术(IDT)不断创新设计和提供更好的工具与CRISPR生命科学研究者的工作。这样的工具,领导的研究人员教授比尔矽卡岩杰克逊实验室的基因组医学(JAX)法明顿,康涅狄格,美国已经开发出一种CRISPR协议为提高HDR人类干细胞的效率。
有三个关键的改进协议,促进NHEJ HDR。一个关键的改进包括IDT的的使用Alt-R修改HDR捐赠寡核苷酸,这是单股的低聚糖deoxynucleotides (ssODNs)专门修改end块5’和3’末端,这就增加了HDR的效率。然后,IDT Alt-R HDR的增强剂,促进HDR的小分子化合物,细胞培养基的一到两天后CRISPR / Cas9复杂的引入,进一步增强了HDR。第三个关键的改进是冷的令人震惊的细胞后的入口CRISPR / Cas9复杂的细胞。通过实现这三种改进到CRISPR协议,研究团队JAX HDR的比率已经能够变化:NHEJ从0.5到3.7。0.5的比例,NHEJ成为主流,HDR一样发生在细胞的两倍。7倍提高比率为3.7,HDR主要发生在大多数,70%,没有人类的细胞。
这个精炼方法被应用于JAX人类疾病的细胞模型的发展,通过CRISPR基因产生诱导多能干细胞的编辑。忠实地概括许多疾病变异,基因编辑必须有效和精确修改DNA。这些模型通知开创性的研究来阐明许多疾病的病理机制和测试潜在的治疗方法。显著提高CRISPR / Cas9协议的出版无疑将促进更高效和精确CRISPR基因组编辑,因此,希望能帮助科学家们加快新疗法的发展,包括治疗CF。
IDT最近宣布释放一个免费的、基于web的Alt-R HDR设计工具发表使用广泛的湿台架测试和客户确认。该工具允许用户设计和秩序优化HDR捐赠者模板和相关Cas9指导多个物种的rna。
向治疗囊性纤维化
CF是世界上最常见的遗传性疾病之一,是由突变引起的囊性纤维化跨膜电导调节(雌性生殖道)基因,一些研究人员正在调查这些突变基因疗法纠正的潜力。就是这样一个研究员教授马修Porteus,儿科教授(干细胞移植)在斯坦福大学,世卫组织正在制定CRISPR gene-edited,干细胞治疗由于CF治疗慢性鼻窦炎。提取气管干细胞疗法将涉及第一个人CF患者。CF-causing这些细胞将使用CRISPR纠正基因的突变编辑。对于这个特殊的治疗,这将包括整流最常见的CF突变(雌性生殖道-deltaF508)和/或更换整个雌性生殖道基因的干细胞。修正后的细胞将被移植回个别病人的鼻腔,称为自体移植。
其他研究正在进行开发gene-edited,干细胞疗法治疗CF。这些包括使用同种异体的而非自体移植。同种异体的移植移植于匹配的捐献者而不是从病人自己。第一阶段临床试验(CEASE-CF试验)已经开始与另一个(哈皮神的审判)将于今年5月开始,探讨外源的干细胞注入的安全性和耐受性与CF成年人。这些临床试验和其他重要的研究将为CF患者更有效的治疗;因此,改善他们的生活,以及他们的家庭,同时减少这种毁灭性疾病的社会成本。CRISPR等持续和快速发展的技术,它更“何时”的问题,没有“如果”,治疗CF将实现。
