Mit Hilfe einer neuen Gen - Editing-System auf Basis von Bakterienproteinen , haben MIT-Forscher Mäuse einer seltenen Lebererkrankung durch eine einzelne Genmutation verursacht geheilt.
Die Ergebnisse, die in Nature Biotechnology beschrieben , bieten den ersten Beweis dafür , dass dieses Gen - Schnitttechnik , wie CRISPR bekannt ist, können die Krankheitssymptome in lebende Tiere umzukehren. CRISPR , die eine einfache Möglichkeit, schnippeln aus mutierten DNA und ersetzen Sie es mit der richtigen Reihenfolge bietet , hält Potenzial zur Behandlung von vielen genetischen Erkrankungen , nach dem Forschungsteam .
" Was ist spannend an diesem Ansatz ist, dass wir tatsächlich ein defektes Gen in einem lebenden erwachsenen Tier zu korrigieren ", sagt Daniel Anderson, der Samuel A. Goldblith Associate Professor für Chemieingenieurwesen am MIT , ein Mitglied der Koch Institut für Integrative Cancer Research, und der leitende Autor des Papiers.
Die neu entwickelte CRISPR System stützt sich auf zelluläre Maschinerie , die Bakterien zu verwenden , um sich vor Virusinfektion zu verteidigen. Forscher haben dieses Zellsystem zu Gen - Bearbeitungskomplexe , die eine DNA - Schneiden Enzym namens Cas9 auf eine kurze RNA- Guide-Strang , der programmiert ist , um zu einer bestimmten Genomsequenz zu binden, zu sagen , wo seine Cas9 Schnitt machen gebunden sind erstellen kopiert.
Gleichzeitig haben die Forscher liefern auch eine DNA- Matrizenstrang . Wenn die Zelle repariert die durch Cas9 produziert Schaden , kopiert es aus der Vorlage , die Einführung neuer genetisches Material in das Genom . Wissenschaftler vorstellen, dass diese Art der Bearbeitung Genom könnte eines Tages helfen Behandlung von Krankheiten wie Hämophilie, Huntington -Krankheit Und andere, die durch Punktmutationen verursacht werden.
Wissenschaftler haben andere Gen - Bearbeitungssysteme auf Basis von DNA - Slicing Enzyme auch als Nucleasen bekannt entwickelt , aber diese Komplexe können teuer und schwierig zu montieren sein .
" Der CRISPR System ist sehr einfach zu konfigurieren und anzupassen ", sagt Anderson , der auch Mitglied der MIT- Institut für medizinische Technik und Wissenschaft . Er fügt hinzu , dass andere Systeme " kann möglicherweise in einer ähnlichen Weise zu der CRISPR -System verwendet werden , aber mit denen, es ist viel schwieriger , eine Nuclease , die speziell für Ihre Zielgruppe von Interesse ist zu machen. "
Disease -Korrektur
Für diese Studie entworfen, die Forscher drei Führungs RNA-Stränge , die verschiedene DNA-Sequenzen in der Nähe der Mutation, die Typ I Tyrosinämie verursacht , in einem Gen, das für ein Enzym namens FAH Ziel. Patienten mit dieser Krankheit , die etwa 1 in 100.000 Menschen betroffen sind , kann nicht brechen die Aminosäure Tyrosin , die sammelt und kann zu Leberversagen führen . Aktuelle Behandlungen gehören eine Low- Protein-Diät und ein Medikament namens NTCB , die Tyrosin- Produktion stört .
In Experimenten mit erwachsenen Mäusen , der die mutierte Form des Enzyms FAH lieferte die Forscher RNA Führungssträngezusammen mit dem Gen für Cas9 und einer 199 - Nukleotid- DNA-Matrize , die die richtige Sequenz des mutierten Gens FAH umfasst .
Die Zellen, die den größten Teil der Leber zu machen - mit diesem Ansatz wurde das richtige Gen in etwa einem alle 250 Hepatozyten eingesetzt . Im Laufe der nächsten 30 Tage , begann diese gesunde Zellen zu vermehren und ersetzen kranke Leber Zellen , schließlich auf die etwa ein Drittel aller Hepatozyten . Das war genug, um die Krankheit zu heilen , so dass die Mäuse nach dem Ausschalten der NCTB Droge genommen zu überleben.
"Wir können eine einmalige Behandlung zu tun und den Zustand völlig umzukehren ", sagt Hao Yin , Postdoc an der Koch-Institut und einer der führenden Autoren der Nature Biotechnology Papier.
Um die CRISPR Komponenten liefern , beschäftigt die Forscher eine Technik, die als Hochdruckeinspritzung , die einen High-Power -Spritze verwendet, um schnell zu entladen das Material in eine Vene bekannt. Dieser Ansatz liefert Material erfolgreich zu Leberzellen , aber Anderson sieht vor, dass eine bessere Liefer Ansätze möglich . Sein Labor arbeitet nun an Methoden, die sicherer und effizienter sein können, einschließlich gezielter Nanopartikel.
Wen Xue , Senior Postdoc am Koch-Institut , ist auch eine der Hauptautor des Papiers. Andere Autoren sind Institute Professor Phillip Sharp ; Tyler Jacks , Direktor der Koch-Institut ; Postdoc Sidi Chen ; Senior Postdoc Roman Bogorad ; Eric Benedetti und Markus Grompe der Oregon Stammzellzentrum; und Victor Koteliansky des Skolkovo Institute of Science and Technology .
Die Forschung wurde von der National Cancer Institute , der National Institutes of Health und der Marie D. und Pierre Casimir -Lambert Fonds finanziert .