Основным препятствием в генной терапии является эффективная интеграция исправленного гена в геном пациента без мутации сайтов, не являющихся мишенями. В статье, опубликованной сегодня в Genome Research, ученые использовали технологию редактирования генома CRISPR / Cas для беспрепятственного и эффективного исправления вызывающих болезнь мутаций в клетках пациентов с β-талассемией.
β-талассемия возникает в результате наследственных мутаций ДНК в гене бета гемоглобина (HBB), что приводит к снижению экспрессии HBB в эритроцитах и, в наиболее тяжелых формах, к анемии. Единственное установленное лечебное лечение – трансплантация гемопоэтических стволовых клеток; однако для этого лечения требуется подобранный донор. Генная терапия, которая доставляет исправленную копию гена в клетки пациента, может обойтись без донора. Предыдущие попытки использовать вирус для случайной вставки нормального гена в геном были успешными у одного пациента с β-талассемией, но долгосрочный эффект вирусной вставки еще не известен.
Чтобы исправить мутации HBB непосредственно в геноме пациента, исследователи сначала создали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, или ИПСК, из клеток кожи пациентов. Настоящий прорыв произошел, когда они применили CRISPR / Cas9 для точного конструирования двухцепочечного разрыва ДНК в локусе HBB в этих клетках, что позволило донорской плазмиде с исправленными сайтами эффективно интегрироваться, тем самым заменяя мутированные сайты. Донорская плазмида также содержала селектируемые маркеры для идентификации клеток с исправленными копиями гена. Эти селектируемые маркеры были впоследствии удалены с помощью транспозазы и второго раунда селекции, в результате чего была получена бесшовная исправленная версия HBB в геноме пациента.
Важно отметить, что исследователи смогли дифференцировать скорректированные ИПСК в зрелые клетки крови, и эти клетки крови показали восстановленную экспрессию гемоглобина. Однако необходимо проделать большую работу, прежде чем эти клетки можно будет трансплантировать обратно пациенту для лечения β-талассемии. "Хотя мы и другие специалисты способны дифференцировать ИПСК в клетки-предшественники, а также в зрелые клетки крови, трансплантация предшественников в мышиные модели для их тестирования до сих пор оказалась очень сложной," сказал старший автор Юет Вай Кан из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. "Я считаю, что пройдет еще несколько лет, прежде чем мы сможем применить его в клинических условиях."