Этот участок ДНК, называемый энхансером, контролирует молекулярный переключатель BCL11A. Этот переключатель, в свою очередь, определяет, производит ли эритроцит взрослую форму гемоглобина, которая при SCD является мутированной, или фетальную форму, на которую не влияет серповидная мутация, и противодействует им. Другие исследования показывают, что пациенты с серповидно-клеточными клетками с повышенным уровнем гемоглобина плода имеют более легкую форму заболевания.Новое исследование природы, возглавляемое Стюартом Оркиным, доктором медицины, и Дэниелом Бауэром, доктором наук, из Dana-Farber / Boston Children’s, и Феном Чжаном, доктором наук, из Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда, было инициировано открытием. что естественные полезные вариации в последовательности ДНК в этом усилителе снижают уровень BCL11A только в красных кровяных тельцах.
Чтобы имитировать и улучшить эффекты этих вариаций, исследовательская группа использовала недавно разработанные инструменты редактирования генов на основе CRISPR для систематического постепенного вырезания крошечных участков ДНК по всей длине энхансера в стволовых клетках крови от людей-доноров. . Затем они позволили клеткам созреть в эритроциты и обнаружили, что количество продуцируемого клетками гемоглобина плода значительно увеличилось. Эксперименты команды выявили определенное место в усилителе, которое при разрезании приводит к выработке высокого уровня гемоглобина плода.
Параллельные эксперименты на животной модели показали, что удаление этой части энхансера повлияло на экспрессию BCL11A только в красных кровяных тельцах, а не в иммунных клетках или клетках мозга, где BCL11A также активен. Эти результаты показывают, что эффекты ограничиваются эритроцитами и что другие типы клеток не затрагиваются.
«До сих пор не существовало эффективного способа проведения такого рода экспериментов», — сказал Бауэр, детский гематолог / онколог из Dana-Farber / Boston Children’s. «Нашей целью было сломать энхансер, а не исправить мутацию гемоглобина, но сделать это очень точными способами, которые возможны только после того, как стали доступны технологии редактирования генов, такие как CRISPR».Интерес к изучению потенциального клинического использования переключателя BCL11A вырос после того, как лаборатория Оркина в 2009 году раскрыла его прямую роль в переходе от гемоглобина плода к гемоглобину взрослого человека в природе. Еще один важный шаг был сделан в 2013 году, когда журнал Science опубликовал отчет об открытии. энхансера, который направляет экспрессию BCL11A только в эритроцитах.«Теперь мы нацелены на модификатор модификатора болезнетворного гена», — объяснил Оркин, руководитель Dana-Farber / Boston Children’s, который является председателем отделения детской онкологии в Институте рака Дана-Фарбер и заместителем начальника гематологического отделения. онкология в Бостонской детской больнице. «Это совершенно другой подход к лечению болезней».
Эти данные подтверждают принцип того, что целенаправленное редактирование энхансера BCL11A в стволовых клетках крови может быть привлекательным подходом для лечения ВСС и связанных с ним состояний.«Эти эксперименты могли выявить генетическую ахиллесову пяту серповидно-клеточной анемии», — сказал Оркин. «Изменения в этих конкретных частях усилителя имеют тот же эффект, что и полное отключение усилителя, что позволяет предположить, что это может быть многообещающей стратегией для внедрения в клиническую практику».
«Хотя исправление серповидной мутации само по себе может показаться наиболее простым подходом, оказывается, что стволовые клетки крови, конечные мишени для этого вида терапии, гораздо более устойчивы к генетической репарации, чем к генетическим нарушениям», — добавил Бауэр. «Следовательно, создание единственного разреза ДНК, который разрушает энхансер только в стволовых клетках крови, может быть гораздо более осуществимой стратегией».