I ricercatori della Duke ottengono $6M in sovvenzioni federali per promuovere l'editing genetico

Emofilia. Fibrosi cistica. Distrofia muscolare di Duchenne. Malattia di Huntington. Questi sono solo alcuni delle migliaia di disturbi causati da mutazioni nel DNA del corpo. Trattare le cause profonde di queste malattie debilitanti è diventato possibile solo di recente, grazie allo sviluppo di strumenti di editing genomico come CRISPR, che possono modificare le sequenze di DNA nelle cellule e nei tessuti per correggere errori fondamentali alla fonte – ma prima devono essere superati ostacoli significativi. i trattamenti di modifica del genoma sono pronti per l’uso negli esseri umani.

Inserisci il Fondo comune del National Institutes of Health Modifica del genoma delle cellule somatiche (SCGE) programma, istituito nel 2018 per aiutare i ricercatori a sviluppare e valutare terapie di editing genomico accurate, sicure ed efficaci da utilizzare nelle cellule e nei tessuti del corpo (ovvero cellule somatiche) affetti da ciascuna di queste malattie.

Oggi, con tre sovvenzioni in corso per un totale di oltre $6 milioni in finanziamenti per la ricerca, la Duke University è legata alla Yale University, alla UC Berkeley e alla UC Davis per la maggior parte dei progetti supportati dal programma NIH SCGE.

Nel ciclo di premi SCGE 2019, Charles Gersbach, professore associato di ingegneria biomedica della famiglia Rooney, e collaboratori della Duke e della North Carolina State University hanno ricevuto due sovvenzioni: la prima consentirà loro di studiare come l'editing del genoma CRISPR influisce sui tessuti muscolari umani ingegnerizzati, mentre il secondo progetto svilupperà nuovi strumenti CRISPR per attivare e disattivare i geni anziché alterare in modo permanente la sequenza di DNA mirata. Questo lavoro si basa su una sovvenzione SCGE del 2018, guidata da Aravind Asokan, professore e direttore della terapia genica presso il Dipartimento di Chirurgia, che si concentra sull’uso di virus adeno-associati per fornire strumenti di editing genetico al tessuto neuromuscolare.

“C’è uno straordinario team di ingegneri, scienziati e medici alla Duke e nel più ampio Triangolo della Ricerca che si sta coalizzando attorno alle sfide legate allo studio e alla manipolazione del genoma umano per curare le malattie – dalla consegna alla modellazione fino alla costruzione di nuovi strumenti”, ha affermato Gersbach, che con i suoi colleghi hanno recentemente lanciato il Duke Center for Advanced Genomic Technologies (CAGT), una collaborazione tra la Pratt School of Engineering, il Trinity College of Arts and Sciences e la School of Medicine. "Siamo molto entusiasti di essere al centro di questi sforzi e apprezziamo molto il supporto del programma NIH SCGE per realizzare questa visione."

Per la loro prima sovvenzione, Gersbach collaborerà con i colleghi della facoltà di ingegneria biomedica della Duke Nenad Bursac e George Truskey per monitorare il modo in cui l'editing del genoma influisce sul tessuto muscolare umano ingegnerizzato. Attraverso il loro nuovo progetto, il team utilizzerà cellule staminali umane pluripotenti per produrre tessuti muscolari umani in laboratorio, in particolare muscoli scheletrici e cardiaci, che sono spesso affetti da malattie genetiche. Questi sistemi fungeranno quindi da modello più accurato per il monitoraggio della salute dei tessuti umani, delle modifiche genomiche sul bersaglio e fuori bersaglio, sulla rigenerazione dei tessuti e sulle possibili risposte immunitarie durante l’editing genomico mediato da CRISPR.

"Attualmente, la maggior parte dei test genetici avviene utilizzando modelli animali, ma questi non sempre replicano accuratamente la risposta umana alla terapia", afferma Truskey, professore di ingegneria biomedica a Goodson.

Bursac aggiunge: “Abbiamo una lunga storia nell’ingegneria dei tessuti muscolari cardiaci e scheletrici umani con i giusti tipi di cellule e la fisiologia per modellare la risposta ai sistemi di editing genetico come CRISPR. Con queste piattaforme, speriamo di aiutare a prevedere come risponderanno i muscoli in una sperimentazione umana”.

Gersbach lavorerà con Tim Reddy, professore associato di biostatistica e bioinformatica della Duke, e Rodolphe Barrangou, professore distinto di ricerca sui probiotici Todd R. Klaenhammer presso la North Carolina State University, sulla seconda borsa di studio. Secondo Gersbach, ciò ha il potenziale per estendere l’impatto delle tecnologie di editing genomico a una maggiore diversità di malattie, poiché molte malattie comuni, come le condizioni neurodegenerative e autoimmuni, derivano da una quantità eccessiva o insufficiente di determinati geni piuttosto che da un singolo gene. mutazione. Questo lavoro si basa su precedenti collaborazioni tra Gersbach, Barrangou e Reddy sviluppandole entrambe nuovi sistemi CRISPR per la regolazione genetica E per regolare l’epigenoma piuttosto che eliminare permanentemente le sequenze di DNA.

Aravind Asokan guida il finanziamento SCGE iniziale di Duke, che esplora l'evoluzione della prossima generazione di virus adeno-associati (AAV), che sono emersi come un sistema sicuro ed efficace per fornire terapie geniche a cellule mirate, in particolare quelle coinvolte in malattie neuromuscolari come quella spinale atrofia muscolare, distrofia muscolare di Duchenne e altre miopatie. Tuttavia, la fornitura di strumenti di modifica del genoma alle cellule staminali del tessuto neuromuscolare è particolarmente impegnativa. Questa collaborazione tra Asokan e Gersbach si basa sul loro precedente lavoro sull'utilizzo AAV e CRISPR per trattare modelli animali di DMD.

«Il nostro obiettivo è correggere le mutazioni non solo nelle cellule muscolari mature, ma anche nelle cellule staminali muscolari che rigenerano il tessuto muscolare scheletrico», spiega Asokan. “Questo approccio è fondamentale per garantire la stabilità a lungo termine dell’editing del genoma nei muscoli e, in definitiva, speriamo di stabilire un paradigma in cui il nostro approccio trasversale all’evoluzione virale possa consentire un editing efficiente in più sistemi di organi”.

Fai clic per saperne di più su Centro Duke per le tecnologie genomiche avanzate.

(C) Università Duke

Fonte articolo originale: WRAL TechWire