Badacze Duke'a otrzymują $6M z grantów federalnych, aby przyspieszyć edycję genów

Hemofilia. Mukowiscydoza. Dystrofia mięśniowa Duchenne'a. Choroba Huntingtona. To tylko kilka z tysięcy zaburzeń spowodowanych mutacjami w DNA organizmu. Leczenie pierwotnych przyczyn tych wyniszczających chorób stało się możliwe dopiero niedawno dzięki rozwojowi narzędzi do edycji genomu, takich jak CRISPR, które mogą zmieniać sekwencje DNA w komórkach i tkankach, aby skorygować podstawowe błędy u źródła – ale zanim to nastąpi, należy pokonać istotne przeszkody. Metody edycji genomu są gotowe do zastosowania u ludzi.

Wejdź do wspólnego funduszu Narodowych Instytutów Zdrowia Edycja genomu komórki somatycznej (SCGE) program ustanowiony w 2018 r., aby pomóc naukowcom w opracowaniu i ocenie dokładnych, bezpiecznych i skutecznych terapii edycji genomu do stosowania w komórkach i tkankach organizmu (zwanych także komórkami somatycznymi), na które wpływa każda z tych chorób.

Obecnie – dzięki trzem bieżącym grantom na łączną kwotę ponad $6 milionów na badania – Duke University współpracuje z Yale University, UC Berkeley i UC Davis w zakresie większości projektów wspieranych w ramach programu NIH SCGE.

W ramach cyklu nagród SCGE w 2019 r. Charles Gersbach, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej rodziny Rooney oraz współpracownicy z uniwersytetów Duke i North Carolina State University otrzymali dwa granty: pierwszy umożliwi im zbadanie, w jaki sposób edycja genomu CRISPR wpływa na zmodyfikowane tkanki mięśniowe człowieka, a w ramach drugiego projektu opracowane zostaną nowe narzędzia CRISPR umożliwiające włączanie i wyłączanie genów zamiast trwałej zmiany docelowej sekwencji DNA. Praca ta opiera się na grantie SCGE z 2018 r., kierowanym przez Aravinda Asokana, profesora i dyrektora terapii genowej na Wydziale Chirurgii, który koncentruje się na wykorzystaniu wirusów związanych z adenowirusami do dostarczania narzędzi do edycji genów do tkanki nerwowo-mięśniowej.

„W Duke i szerzej rozumianym Trójkącie Badawczym pracuje niesamowity zespół inżynierów, naukowców i klinicystów, skupiający się wokół wyzwań związanych z badaniem ludzkiego genomu i manipulowaniem nim w celu leczenia chorób – od dostawy, przez modelowanie, po budowanie nowych narzędzi” – powiedział Gersbach, który wraz z jego koledzy niedawno uruchomili Duke Center for Advanced Genomic Technologies (CAGT), będące owocem współpracy Pratt School of Engineering, Trinity College of Arts and Sciences oraz School of Medicine. „Jesteśmy bardzo podekscytowani, że jesteśmy w centrum tych wysiłków i bardzo doceniamy wsparcie programu NIH SCGE w realizacji tej wizji”.

W ramach swojego pierwszego grantu Gersbach będzie współpracować z innymi wykładowcami inżynierii biomedycznej Duke, Nenadem Bursacem i Georgem Truskeyem, aby monitorować, w jaki sposób edycja genomu wpływa na zmodyfikowaną ludzką tkankę mięśniową. W ramach nowego projektu zespół wykorzysta ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste do wytworzenia w laboratorium ludzkich tkanek mięśniowych, w szczególności mięśni szkieletowych i sercowych, na które często wpływają choroby genetyczne. Systemy te posłużą następnie jako dokładniejszy model monitorowania stanu zdrowia tkanek ludzkich, modyfikacji genomu w miejscu docelowym i poza nim, regeneracji tkanek i możliwych odpowiedzi immunologicznych podczas edycji genomu za pośrednictwem CRISPR.

„Obecnie większość testów genetycznych przeprowadza się na modelach zwierzęcych, ale nie zawsze dokładnie odzwierciedlają one reakcję człowieka na terapię” – mówi Truskey, profesor inżynierii biomedycznej w Goodson.

Bursac dodaje: „Mamy długą historię inżynierii ludzkich tkanek mięśnia sercowego i szkieletowego przy użyciu odpowiednich typów komórek i fizjologii, aby modelować reakcję na systemy edycji genów, takie jak CRISPR. Mamy nadzieję, że dzięki tym platformom pomożemy przewidzieć reakcję mięśni w badaniach na ludziach”.

W ramach drugiego grantu Gersbach będzie współpracował z Timem Reddym, profesorem nadzwyczajnym biostatystyki i bioinformatyki Duke, oraz Rodolphe Barrangou, profesorem Todda R. Klaenhammera w dziedzinie badań nad probiotykami na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej. Zdaniem Gersbacha może to potencjalnie rozszerzyć wpływ technologii edycji genomu na większą różnorodność chorób, ponieważ wiele powszechnych chorób, takich jak choroby neurodegeneracyjne i autoimmunologiczne, wynika ze zbyt dużej lub zbyt małej liczby określonych genów, a nie z pojedynczego genu. mutacja. Praca ta opiera się na wcześniejszej współpracy pomiędzy Gersbachem, Barrangou i Reddym, którzy opracowali oba rozwiązania nowe systemy CRISPR do regulacji genów I do regulowania epigenomu, a nie do trwałego usuwania sekwencji DNA.

Aravind Asokan kieruje początkowym grantem Duke’a SCGE, który bada ewolucję nowej generacji wirusów związanych z adenowirusami (AAV), które stały się bezpiecznym i skutecznym systemem dostarczania terapii genowych do docelowych komórek, szczególnie tych zaangażowanych w choroby nerwowo-mięśniowe, takie jak kręgosłup zanik mięśni, dystrofia mięśniowa Duchenne’a i inne miopatie. Jednakże dostarczenie narzędzi do edycji genomu do komórek macierzystych tkanki nerwowo-mięśniowej stanowi szczególne wyzwanie. Współpraca Asokana i Gersbacha opiera się na ich wcześniejszej pracy w zakresie użytkowania AAV i CRISPR w leczeniu zwierzęcych modeli DMD.

„Naszym celem jest skorygowanie mutacji nie tylko w dojrzałych komórkach mięśniowych, ale także w komórkach macierzystych mięśni, które regenerują tkankę mięśni szkieletowych” – wyjaśnia Asokan. „To podejście ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia długoterminowej stabilności edycji genomu w mięśniach i ostatecznie mamy nadzieję ustanowić paradygmat, w którym nasze przekrojowe podejście do ewolucji wirusów może umożliwić skuteczną edycję w wielu układach narządów”.

Kliknij, aby dowiedzieć się więcej na temat Duke Centrum Zaawansowanych Technologii Genomicznych.

(C) Uniwersytet Duke'a

Oryginalne źródło artykułu: WRALTechWire