Edycja genu koryguje mutację sierpowatości

Krew pobrana od pacjenta z chorobą sierpowatą.NIH Molecular and Clinical Hematology Branch

Choroba sierpowatokrwinkowa jest dziedzicznym zaburzeniem krwi, które dotyka ponad 90 000 Amerykanów, głównie Afroamerykanów. Warunek ten jest spowodowany przez defekt w genie dla beta-globiny, składnika hemoglobiny. Hemoglobina jest białkiem znajdującym się w czerwonych krwinkach, które przenosi tlen w całym organizmie. Wadliwa forma beta-globiny sprawia, że normalnie okrągłe czerwone krwinki stają się sztywne, lepkie i mają kształt sierpa. Te zdeformowane komórki mogą blokować przepływ krwi, powodując silny ból, uszkodzenie organów i udar.

Czerwone krwinki są wytwarzane w szpiku kostnym z komórek macierzystych krwi. Niektóre osoby z chorobą sierpowatokrwinkową były z powodzeniem leczone przeszczepami komórek macierzystych krwi. Leczenie to wymaga jednak dobranego dawcy i wiąże się z wieloma zagrożeniami.

Zespół badawczy pod kierownictwem dr Jacoba E. Corna z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, Dany Carroll z Uniwersytetu w Utah oraz Davida I. K. Martina z UCSF Benioff Children’s Hospital Oakland postanowił wykorzystać techniki edycji genów do skorygowania wady genetycznej odpowiedzialnej za chorobę sierpowatokrwinkową. Badania były wspierane częściowo przez NIH’s National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) oraz National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS). Wyniki zostały opublikowane 12 października 2016 r. w Science Translational Medicine.

Naukowcy zoptymalizowali procedurę wykorzystującą narzędzie do edycji genów CRISPR/Cas9 w celu naprawy wadliwego genu beta-globiny w komórkach macierzystych krwi pochodzących od osób z chorobą sierpowatokrwinkową. Kiedy poprawione komórki macierzyste dojrzewały w laboratorium do czerwonych krwinek, miały zwiększony poziom normalnej hemoglobiny dorosłych i zmniejszony poziom formy sierpowatej.

Badacze chcieli następnie ustalić, czy komórki szpiku kostnego poddane edycji genów mogą pozostać w żywym organizmie na tyle długo, aby przynieść korzyści terapeutyczne. Ze względu na trudności z uzyskaniem komórek macierzystych krwi z defektem beta-globiny, wstrzyknęli normalne komórki macierzyste krwi, które zostały poddane edycji genów, myszom z osłabionym układem odpornościowym. Stwierdzili, że średnio 2% komórek macierzystych pozostało w szpiku kostnym po 4 miesiącach. Jedna mysz zachowała ponad 6% zedytowanych komórek macierzystych. Te poziomy mogą potencjalnie przynieść korzyści kliniczne.

Pomimo, że metody opisane w badaniu nadal wymagają udoskonalenia i zwiększenia skali, pokazują one potencjalną ścieżkę rozwoju leczenia za pomocą edycji genów choroby sierpowatokrwinkowej.

„Jesteśmy bardzo podekscytowani obietnicą tej technologii,” mówi Corn. „Jest jeszcze wiele do zrobienia, zanim to podejście może być stosowane w klinice, ale mamy nadzieję, że utoruje to drogę do nowych rodzajów leczenia dla pacjentów z chorobą sierpowatą.”

„Bardzo cieszy fakt, że technologia edycji genów znajduje praktyczne zastosowanie” – mówi Carroll.

Ta metoda edycji genów może być również wykorzystana do badania sposobów leczenia innych zaburzeń krwi, które są spowodowane pojedynczą mutacją.

– By Carol Torgan, Ph.D.