Los investigadores de Duke obtienen $6M en subvenciones federales para avanzar en la edición de genes

Hemofilia. Fibrosis quística. Distrofia muscular de Duchenne. Enfermedad de Huntington. Estos son sólo algunos de los miles de trastornos causados por mutaciones en el ADN del cuerpo. El tratamiento de las causas profundas de estas enfermedades debilitantes ha sido posible sólo recientemente, gracias al desarrollo de herramientas de edición del genoma como CRISPR, que pueden cambiar secuencias de ADN en células y tejidos para corregir errores fundamentales en el origen, pero antes se deben superar obstáculos importantes. Los tratamientos de edición del genoma están listos para su uso en humanos.

Ingrese al Fondo Común de los Institutos Nacionales de Salud Edición del genoma de células somáticas (SCGE) programa, establecido en 2018 para ayudar a los investigadores a desarrollar y evaluar terapias de edición del genoma precisas, seguras y efectivas para su uso en las células y tejidos del cuerpo (también conocidos como células somáticas) que se ven afectados por cada una de estas enfermedades.

Hoy en día, con tres subvenciones en curso por un total de más de $6 millones en financiación de investigación, la Universidad de Duke está empatada con la Universidad de Yale, UC Berkeley y UC Davis en la mayor cantidad de proyectos apoyados por el programa NIH SCGE.

En el ciclo de premios SCGE de 2019, Charles Gersbach, profesor asociado de ingeniería biomédica de la familia Rooney, y colaboradores de Duke y la Universidad Estatal de Carolina del Norte recibieron dos subvenciones: la primera les permitirá estudiar cómo la edición del genoma CRISPR afecta los tejidos musculares humanos diseñados, mientras que el segundo proyecto desarrollará nuevas herramientas CRISPR para activar y desactivar genes en lugar de alterar permanentemente la secuencia de ADN objetivo. Este trabajo se basa en una subvención SCGE de 2018, dirigida por Aravind Asokan, profesor y director de terapia génica en el Departamento de Cirugía, que se centra en el uso de virus adenoasociados para entregar herramientas de edición de genes al tejido neuromuscular.

"Existe un increíble equipo de ingenieros, científicos y médicos en Duke y en el Triángulo de Investigación más amplio que se unen en torno a los desafíos de estudiar y manipular el genoma humano para tratar enfermedades, desde la entrega hasta el modelado y la construcción de nuevas herramientas", dijo Gersbach, quien con sus colegas lanzaron recientemente el Centro Duke de Tecnologías Genómicas Avanzadas (CAGT), una colaboración de la Escuela de Ingeniería Pratt, el Trinity College of Arts and Sciences y la Escuela de Medicina. "Estamos muy entusiasmados de estar en el centro de esos esfuerzos y apreciamos enormemente el apoyo del programa NIH SCGE para hacer realidad esta visión".

Para su primera subvención, Gersbach colaborará con Nenad Bursac y George Truskey, compañeros de la facultad de ingeniería biomédica de Duke, para monitorear cómo la edición del genoma afecta el tejido muscular humano diseñado. A través de su nuevo proyecto, el equipo utilizará células madre pluripotentes humanas para producir tejidos musculares humanos en el laboratorio, específicamente músculo esquelético y cardíaco, que a menudo se ven afectados por enfermedades genéticas. Estos sistemas servirán luego como un modelo más preciso para monitorear la salud de los tejidos humanos, las modificaciones del genoma dentro y fuera del objetivo, la regeneración de tejidos y posibles respuestas inmunes durante la edición del genoma mediada por CRISPR.

"Actualmente, la mayoría de las pruebas genéticas se realizan utilizando modelos animales, pero no siempre replican con precisión la respuesta humana a la terapia", dice Truskey, profesor Goodson de Ingeniería Biomédica.

Bursac añade: “Tenemos una larga historia en la ingeniería de tejidos de músculo cardíaco y esquelético humano con los tipos de células y la fisiología adecuados para modelar la respuesta a sistemas de edición de genes como CRISPR. Con estas plataformas, esperamos ayudar a predecir cómo responderá el músculo en un ensayo en humanos”.

Gersbach trabajará con Tim Reddy, profesor asociado de bioestadística y bioinformática de Duke, y Rodolphe Barrangou, profesor distinguido Todd R. Klaenhammer en investigación de probióticos en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en la segunda subvención. Según Gersbach, esto tiene el potencial de extender el impacto de las tecnologías de edición del genoma a una mayor diversidad de enfermedades, ya que muchas enfermedades comunes, como las enfermedades neurodegenerativas y autoinmunes, son el resultado de una cantidad excesiva o insuficiente de ciertos genes en lugar de una sola genética. mutación. Este trabajo se basa en colaboraciones anteriores entre Gersbach, Barrangou y Reddy desarrollando ambos Nuevos sistemas CRISPR para la regulación genética. y regular el epigenoma en lugar de eliminar permanentemente secuencias de ADN.

Aravind Asokan lidera la subvención SCGE inicial de Duke, que explora la evolución de la próxima generación de virus adenoasociados (AAV), que han surgido como un sistema seguro y eficaz para administrar terapias genéticas a células específicas, especialmente aquellas involucradas en enfermedades neuromusculares como la columna. atrofia muscular, distrofia muscular de Duchenne y otras miopatías. Sin embargo, la entrega de herramientas de edición del genoma a las células madre del tejido neuromuscular es particularmente desafiante. Esta colaboración entre Asokan y Gersbach se basa en su trabajo anterior en el uso AAV y CRISPR para tratar modelos animales de DMD.

"Nuestro objetivo es corregir mutaciones no sólo en las células musculares maduras, sino también en las células madre musculares que regeneran el tejido del músculo esquelético", explica Asokan. "Este enfoque es fundamental para garantizar la estabilidad a largo plazo de la edición del genoma en el músculo y, en última instancia, esperamos establecer un paradigma en el que nuestro enfoque transversal de evolución viral pueda permitir una edición eficiente en múltiples sistemas de órganos".

Haga clic para obtener más información sobre el Centro Duke de tecnologías genómicas avanzadas.

(C) Universidad de Duke

Fuente del artículo original: WRAL TechWire