DNA-forskning

genterapi är en teknik som involverar tillsats av funktionella gener till en patients celler för att ersätta dysfunktionella gener. Tekniken använder vanligtvis konstruerade virus för att leverera önskat genetiskt material till en värds celler. Eftersom viruset naturligt invaderar och genetiskt förändrar celler, gör det det till en perfekt kandidat att selektivt manipulera en Cells genom. Dessa virus har tagit bort sina virulenta gener och ersatts med önskade gener av intresse, så att de istället för att göra patienter sjuka ger dem fungerande gener.

detta är effektivt vid behandling av tillstånd som thalassemi, en blodsjukdom orsakad av en genetisk mutation. Genom att ersätta denna genetiska mutation med en funktionell gen behandlar genterapi tillståndet och gör det möjligt för patienten att göra funktionella blodkroppar.

in vivo genterapi

det finns två olika metoder för genterapi: in vivo (inuti kroppen) och ex vivo (utanför kroppen). När det görs in vivo injiceras det modifierade viruset direkt i patientens kroppsområde med onormala celler. Detta är särskilt användbart när endast vissa celler behöver genetisk manipulation, som när man riktar sig mot hjärnceller vid behandling av Parkinsons sjukdom och sjukdomar i näthinnan.

flera klasser av virus är av intresse för att administrera genterapi, såsom herpesvirus och Retrovirus, men adenovirusfamiljen (inklusive förkylning) var av särskilt intresse för tidiga in vitro-experiment. Tyvärr kan denna klass av virus framkalla ett immunsvar som sätter patienter i riskzonen.

forskare har nu skiftat fokus mot adenoassocierat virus (AAV) för att leverera genterapi, eftersom det inte har de gener som behövs för att själv sprida sig. Forskare överför icke-skadligt DNA från adenovirus till AAV för att göra det möjligt att effektivt leverera genterapi.

Ex vivo genterapi

Ex vivo genterapi involverar å andra sidan extraktion av blod/benmärg från en patient och separation av mogna och omogna celler. En gen av intresse läggs sedan till de omogna cellerna, som reimplanteras in i patientens blodomlopp. Dessa celler reser sedan till benmärgen där de snabbt prolifererar och ersätter alla defekta celler.

detta är proceduren som användes med ZYNTEGLO, Bluebirds genterapi för beta-thalassemi som nämndes tidigare. ZYNTEGLO görs genom avlägsnande av hematopoietiska stamceller (”omogna blodkroppar”) från patienten, med ett virus som sätter in en funktionell kopia av den funktionella beta globingenen i dessa celler och återinför dessa funktionella stamceller till patienten. Denna specifika behandling kommer att lanseras nästa år på en svindlande $1.8 miljoner.

Ex vivo-terapi har använts vid behandling av allvarlig kombinerad immunbrist eller bubble boy-syndrom. Denna terapi använder Retrovirus som HIV, som är mycket bra på att sätta in sina gener i värdceller. Över 30 patienter har fått denna SCID-behandling och över 90% av de behandlade är i remission. Detta är ett mycket mer lovande tillvägagångssätt än en benmärgstransplantation, vilket ger en 50% remissionshastighet.

CRISPR-Cas9 genredigering

CRISPR-Cas9 upptäcktes i det bakteriella immunsystemet, där det används för att försvara sig mot och avaktivera invaderande viralt DNA. Cas9 är ett endonukleas eller ett enzym som selektivt kan skära DNA. Cas9-enzymet komplexeras med en guide RNA-molekyl för att bilda det som kallas CRISPR-Cas9.

först lokaliserar Cas9 ett specifikt genetiskt intresseområde som kallas Pam eller protospacer intilliggande motiv. När Cas9 binder PAM, styr-RNA vidtar åtgärder för att avveckla en del av DNA. Denna guide har en genetisk sekvens som specifikt matchar en unik region av DNA, och när detta är bundet skär Cas9 ut detta DNA-segment som en sax. Cellen kommer att försöka reparera denna excision på ett felaktigt sätt, vilket ofta leder till muterade segment. Detta är användbart för att slå ut en specifik gen eller”stänga av den”.

forskare börjar manipulera Cas9-enzymet för att göra mer än att göra snitt. Genom att lägga till olika enzymer till Cas9 kan forskare redigera specifika basparningar av nukleotider, byggstenarna i genetiskt material. På så sätt kan de exakt redigera en gen för att omvandla den från en sjukdomsframkallande form till en frisk gen.

CRISPR-Cas9 kan administreras både in vivo, genom ett förpackat leveransfordon som guld nanopartiklar och ex vivo på ett sätt som liknar ZYNTEGLO-systemet (om viruset ersattes med CRISPR-Cas9). Se videon nedan för animationer av CRISPR: s olika applikationer.

detta är rikt. Kombinera patienter (w / ventrikulär takykardi)-härledda inducerade pluripotenta stamceller, genterapi, #optogenetik, #CRISPR, organ-on-a-chip, för att skapa ”träningstest i en maträtt” steg mot botemedel. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu

— Eric Topol (@EricTopol) 17 juli 2019