Gen-Editierung korrigiert Sichelzellen-Mutation

Blut von einem Sichelzellen-Patienten.NIH Molecular and Clinical Hematology Branch

Die Sichelzellenkrankheit ist eine vererbte Blutkrankheit, von der mehr als 90.000 Amerikaner, meist Afroamerikaner, betroffen sind. Die Erkrankung wird durch einen Defekt im Gen für Beta-Globin, einem Bestandteil des Hämoglobins, verursacht. Hämoglobin ist ein Protein in den roten Blutkörperchen, das den Sauerstoff durch den Körper transportiert. Die fehlerhafte Form des Beta-Globins lässt die normalerweise runden roten Blutkörperchen steif, klebrig und sichelförmig werden. Diese deformierten Zellen können den Blutfluss blockieren und schwere Schmerzen, Organschäden und Schlaganfälle verursachen.

Rote Blutkörperchen werden im Knochenmark aus Blutstammzellen gebildet. Einige Menschen mit Sichelzellkrankheit wurden erfolgreich mit Blutstammzelltransplantationen behandelt. Diese Behandlung erfordert jedoch einen passenden Spender und birgt viele Risiken.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Jacob E. Corn von der University of California, Berkeley, Dana Carroll von der University of Utah und David I. K. Martin vom UCSF Benioff Children’s Hospital Oakland hat sich zum Ziel gesetzt, den für die Sichelzellenkrankheit verantwortlichen Gendefekt mit Hilfe von Gen-Editing-Techniken zu korrigieren. Die Forschung wurde zum Teil vom National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), dem National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) und dem National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) der NIH unterstützt. Die Ergebnisse wurden am 12. Oktober 2016 in Science Translational Medicine veröffentlicht.

Die Wissenschaftler optimierten ein Verfahren mit dem Gen-Editing-Werkzeug CRISPR/Cas9, um das defekte Beta-Globin-Gen in Blutstammzellen von Menschen mit Sichelzellkrankheit zu reparieren. Als die korrigierten Stammzellen im Labor zu roten Blutkörperchen heranreiften, wiesen sie einen erhöhten Gehalt an normalem, erwachsenem Hämoglobin und einen verringerten Gehalt an der Sichelform auf.

Als nächstes wollten die Forscher herausfinden, ob gen-editierte Knochenmarkzellen lange genug in einem lebenden Organismus verbleiben können, um einen therapeutischen Nutzen zu haben. Da es schwierig war, Blutstammzellen mit dem Beta-Globin-Defekt zu erhalten, injizierten sie normale Blutstammzellen, die gen-editiert waren, in Mäuse mit unterdrücktem Immunsystem. Sie fanden heraus, dass durchschnittlich 2% der editierten Stammzellen nach 4 Monaten im Knochenmark verblieben. Eine Maus behielt mehr als 6% der editierten Stammzellen. Diese Werte könnten von klinischem Nutzen sein.

Die in der Studie beschriebenen Methoden müssen zwar noch verbessert und erweitert werden, zeigen aber einen möglichen Weg zur Entwicklung einer Gen-Editierungstherapie für die Sichelzellkrankheit auf.

„Wir sind sehr aufgeregt über das Versprechen dieser Technologie“, sagt Corn. „Es gibt noch viel zu tun, bevor dieser Ansatz in der Klinik eingesetzt werden kann, aber wir hoffen, dass er den Weg für neue Arten der Behandlung von Patienten mit Sichelzellkrankheit ebnen wird.“

„Es ist sehr erfreulich zu sehen, dass die Gen-Editing-Technologie in die Praxis umgesetzt wird“, sagt Carroll.

Dieser Gen-Editing-Ansatz könnte auch dazu verwendet werden, Wege zur Behandlung anderer Blutkrankheiten zu erforschen, die durch eine einzige Mutation verursacht werden.

von Carol Torgan, Ph.D.