В этом подходе используется технология CRISPR / Cas9 для исправления генетических мутаций, вызывающих заболевание. Исследование, проведенное соавторами Эйприл Пайл и Мелиссой Спенсер и первым автором Кортни Янг, было опубликовано в журнале Cell Stem Cell.
Исследователи разработали подход, который будет полезен в клинических условиях в будущем.«Этот метод, вероятно, через 10 лет будет испытан на людях», — сказал Спенсер, профессор неврологии в Медицинской школе Дэвида Геффена Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, содиректор Центра мышечной дистрофии Дюшенна при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и член Исследовательского центра широких стволовых клеток. Центр «Важно, чтобы мы предприняли все необходимые шаги для обеспечения максимальной безопасности и быстрого предоставления терапевтического лечения пациентам, участвующим в клинических испытаниях».
Дюшенн обычно возникает в результате одной мутации в гене дистрофина, который производит белок с таким же названием. У людей, не страдающих заболеванием, белок дистрофин помогает укрепить и соединить мышечные волокна и клетки.
В гене дистрофина есть сотни мутаций, которые могут привести к заболеванию, но у 60 процентов людей с Дюшенном их мутация происходит в определенной горячей точке гена.Мутации Дюшенна вызывают аномально низкое производство белка дистрофина, что, в свою очередь, приводит к дегенерации мышц и их постепенному ослаблению. Симптомы обычно начинаются в раннем детстве; пациенты постепенно теряют подвижность и, как правило, умирают от сердечной или дыхательной недостаточности в возрасте около 20 лет.
Некоторые современные лекарства могут лечить симптомы болезни, но ни одно из них не может остановить прогрессирование болезни или значительно улучшить качество жизни пациентов — и в настоящее время нет способа исправить это. обратить вспять или вылечить болезнь.Сосредоточение внимания на горячей точке
Платформа, разработанная исследователями UCLA, ориентирована на горячую точку гена дистрофина.Чтобы протестировать платформу, они получили клетки кожи от согласившихся пациентов в Центре мышечной дистрофии Дюшенна, у всех из которых были мутации, попавшие в горячую точку гена дистрофина. Исследователи перепрограммировали клетки для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в соответствующем FDA учреждении в Центре исследований широких стволовых клеток; Использование этой установки является важным шагом в процессе, поскольку доклинические исследования переходят к клиническим испытаниям на людях.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или iPS-клетки обладают способностью превращаться в любой тип человеческой клетки, сохраняя при этом генетический код человека, от которого они произошли.Затем ученые удалили мутации Дюшена в клетках iPS с помощью платформы для редактирования генов, которую они разработали, которая использует технологию CRISPR / Cas9. (CRISPR означает «кластерные короткие палиндромные повторы с регулярными интервалами».) Платформа нацелена и удаляет определенные области «горячей точки» гена дистрофина, который содержит 60 процентов мутаций Дюшенна, который восстанавливает недостающий белок.
CRISPR / Cas9 — это естественная реакция, которую бактерии используют для борьбы с вирусами. В 2012 году ученые обнаружили, что они могут адаптировать процесс, чтобы разрезать определенные последовательности ДНК человека.
Одна часть системы CRISPR / Cas9 действует как система навигации и может быть запрограммирована на поиск определенной части генетического кода — например, мутации. Вторая часть системы может вырезать мутации из генетического кода, а в некоторых случаях может заменять мутацию нормальной генетической последовательностью.
После того, как исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе получили iPS-клетки, свободные от мутаций Дюшенна, они дифференцировали iPS-клетки в клетки сердечной мышцы и скелетных мышц, а затем трансплантировали клетки скелетных мышц мышам, у которых была генетическая мутация в гене дистрофина.Они обнаружили, что трансплантированные мышечные клетки успешно продуцируют белок дистрофин человека.Результатом стала самая большая делеция, когда-либо наблюдаемая в гене дистрофина с использованием CRISPR / Cas9, и это исследование было первым, в котором были созданы скорректированные человеческие iPS-клетки, которые могли напрямую восстанавливать функциональную мышечную ткань, затронутую Дюшенном. (Ранее ученые использовали CRISPR / Cas9 для исправления мутаций, которые затрагивают меньшее количество людей с Дюшенном, и в типах клеток, которые не обязательно были клинически значимыми.)«Эта работа демонстрирует возможность использования единой платформы для редактирования генов, а также регенерирующую способность стволовых клеток для исправления генетических мутаций и восстановления выработки дистрофина у 60 процентов пациентов Дюшенна», — сказал Пайл, доцент микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики. член Исследовательского центра широких стволовых клеток.Личная связь
Янг, научный сотрудник UCLA и президент студенческой группы UCLA под названием Bruin Allies for Duchenne, особенно увлечена исследованиями Дюшенна, потому что у нее есть двоюродный брат с этой болезнью.«Я уже знал, что интересуюсь наукой, поэтому после того, как моему кузену поставили диагноз, я решил посвятить свою карьеру поиску лекарства от Дюшенна», — сказал Янг. "Это делает все намного более значимым, зная, что я делаю что-то, чтобы помочь всем мальчикам, которые придут после моего кузена. Я чувствую, что вносю свой вклад, и я взволнован, потому что область исследований Дюшенна прогрессирует в действительно положительное направление ".
Мышечная дистрофия Дюшенна является наиболее распространенной и тяжелой из 30 форм мышечной дистрофии.Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе планируют разработать стратегии тестирования платформы CRISPR / Cas9, специфичной для Дюшенна, для лечения болезни у животных в качестве следующего шага к совершенствованию метода, который может быть использован на людях.Платформа CRISPR / Cas9 для Дюшенна, разработанная учеными UCLA, еще не доступна для клинических испытаний и не была одобрена FDA для использования на людях.
Исследование было поддержано Программой стипендий для аспирантов Национального научного фонда, Национальным институтом артрита, скелетно-мышечных и кожных заболеваний Национальных институтов здравоохранения, Научно-исследовательской премией Фонда Роуз-Хиллз, Программой мостов Калифорнийского института регенеративной медицины и Университетом Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Центр исследования стволовых клеток.
Учреждение, соответствующее требованиям FDA, было поддержано грантом Калифорнийского института регенеративной медицины.