Впервые ученые специально отредактировали генетический состав специализированного подмножества взрослых стволовых клеток крови, которые являются источником всех клеток крови и иммунной системы.
Доказательство принципа исследования предполагает, что эффективная модификация стволовых клеток-мишеней может снизить затраты на лечение заболеваний крови и других заболеваний, редактирующих гены, при одновременном снижении рисков нежелательных эффектов, которые могут возникнуть при менее разборчивом подходе.
«Демонстрируя, как эту избранную группу клеток можно эффективно редактировать для одного типа заболевания, мы надеемся использовать тот же подход для таких состояний, как ВИЧ и некоторые виды рака», – сказал старший автор доктор. Ханс-Петер Кием, директор программы стволовых клеток и генной терапии и член отдела клинических исследований Fred Hutch.
«Нацеливание на эту часть стволовых клеток может потенциально помочь миллионам людей с заболеваниями крови», – сказал Кием, заведующий кафедрой клеточной и генной терапии в семье Стефана.
Для этого доклинического исследования, которое, как ожидается, приведет к испытаниям на людях, исследователи выбрали ген, связанный с серповидно-клеточной анемией и бета-талассемией, которые вызваны генетическим дефектом в том, как образуется гемоглобин. Другие исследования показали, что симптомы обращаются вспять путем реактивации версии гемоглобина, которая работает во время внутриутробного развития, но затем отключается к нашим первым дням рождения.
Исследователи Фреда Хатча использовали редактирование гена CRISPR-Cas9 для удаления части генетического кода, который обычно отключает белки гемоглобина плода.
Отсечение этой контрольной ДНК с помощью CRISPR позволяет эритроцитам постоянно вырабатывать повышенный уровень гемоглобина плода.
Изменения были эффективно приняты целевыми клетками: 78% использовали правки в лабораторной посуде до того, как они были введены. После инфузии отредактированные клетки оседали («приживались»), размножались и производили клетки крови, 30% из которых содержали изменения. Это привело к образованию до 20% эритроцитов с гемоглобином плода, типом гемоглобина, который обращает вспять симптомы болезни при серповидно-клеточной анемии и талассемии.
«Мы не только смогли эффективно редактировать клетки, мы также показали, что они эффективно приживаются на высоких уровнях, и это дает нам большую надежду, что мы сможем превратить это в эффективную терапию для людей», – сказал Кием. «Двадцать процентов эритроцитов с гемоглобином плода – то, что мы наблюдали с помощью этого метода – были бы близки к уровню, достаточному для обращения симптомов серповидно-клеточной анемии."
Ученые также считают, что выполнение генетических исправлений в меньшем пуле клеток, необходимых для терапевтического эффекта, уменьшит опасения по поводу безопасности и снизит риск нецелевых эффектов.
«Поскольку технология CRISPR все еще находится на ранней стадии разработки, было важно продемонстрировать, что наш подход безопасен. Мы не обнаружили вредных мутаций вне мишени в отредактированных клетках, и в настоящее время мы проводим долгосрочные последующие исследования, чтобы проверить отсутствие какого-либо нежелательного эффекта », – сказал первый автор Dr.
Оливье Эмбер, научный сотрудник лаборатории Кием.
Это было первое исследование, в котором специально отредактировали небольшую популяцию клеток крови, которую команда Кима определила в 2017 году как единственно ответственную за восстановление всей крови и иммунной системы.
Его команда выделила эту избранную группу как клетки CD90, названные в честь белкового маркера, который отличает их от остальных стволовых клеток крови (известных другим белковым маркером, CD34).
Самовосстанавливающиеся свойства этой популяции стволовых клеток делают их мощным потенциальным кандидатом для проведения генной терапии, потому что они могут обеспечить долгосрочное производство этих генетически модифицированных клеток крови и, таким образом, излечить болезнь на всю жизнь. Поскольку они составляют всего 5% от всех стволовых клеток крови, для их нацеливания с помощью оборудования для редактирования генов потребуется меньше материалов и, возможно, будет дешевле.
Национальный институт сердца, крови и легких Национальных институтов здоровья поддержал исследование под номером R01 HL136135.