Investigadores de Dana-Farber / Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center y la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts han desarrollado una estrategia para tratar dos de las enfermedades hereditarias de la sangre más comunes, la anemia de células falciformes y la beta talasemia, aplicando CRISPR-Cas9edición de genes a las propias células madre sanguíneas de los pacientes. Descrito esta semana en Medicina natural y en un informe de enero en la revista sangre , su enfoque supera los desafíos técnicos anteriores, editando las células madre sanguíneas de manera más eficiente que en el pasado.
Los dos estudios muestran que las células editadas genéticamente generan glóbulos rojos corregidos genéticamente que producen hemoglobina funcional.
"Creemos que nuestro trabajo define una estrategia que podría conducir a la cura de los trastornos comunes de la hemoglobina", dice Daniel Bauer, MD, PhD, médico de cabecera de Dana-Farber / Boston Children's y autor principal de ambos artículos. "Combinaciónla edición de genes con un autotrasplante de células madre podría ser una terapia para la anemia de células falciformes, la beta-talasemia y otros trastornos sanguíneos ".
Juntas, la anemia de células falciformes y la beta-talasemia afectan cada año a 332.000 concepciones o nacimientos en todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud. Ambas enfermedades implican mutaciones en el gen de la proteína beta-globina. En la beta-talasemia, las mutaciones previenen los glóbulos rojosproducir suficiente cantidad de la molécula de hemoglobina que transporta oxígeno, lo que lleva a la anemia. En la anemia de células falciformes, la mutación hace que la hemoglobina cambie de forma, distorsionando los glóbulos rojos en formas rígidas de "hoz" que bloquean los vasos sanguíneos.
edición más eficiente
El Medicina natural el estudio utilizó tecnología CRISPR-Cas9, en particular una proteína Cas9 modificada por un equipo dirigido por Scot Wolfe, PhD en la Facultad de Medicina de la UMass, para optimizar la edición de genes. En intentos anteriores de editar los genomas de células madre y progenitoras de sangre humana, elLa eficiencia, la especificidad y la estabilidad a largo plazo de las ediciones una vez que las células se injertan en la médula ósea han variado. La nueva técnica mejora la orientación y la durabilidad de las ediciones.
"La edición eficiente de la población de células madre sanguíneas, idealmente a tasas cercanas al 100 por ciento, es fundamental para lograr un efecto terapéutico duradero para los pacientes", dice Wolfe, profesor del Departamento de Biología Molecular, Celular y del Cáncer de la UMassEscuela de Medicina. "El progreso hacia este objetivo ha ido avanzando a través de las contribuciones de múltiples laboratorios en la comunidad científica. Mi equipo de investigación, en colaboración con el laboratorio Bauer, se centró en mejorar la eficiencia de entrega y entrada nuclear de la tecnología CRISPR-Cas9 alograr una edición terapéutica casi completa de toda la población de células madre sanguíneas ".
El equipo de Bauer utilizó la estrategia para realizar una edición muy específica. El trabajo anterior en el Boston Children's había demostrado que la inactivación de un gen llamado BCL11A permite que los glóbulos rojos sigan produciendo una forma fetal de hemoglobina incluso después del nacimiento. La hemoglobina fetal no se desarrolla en forma de hoz ypuede reemplazar la hemoglobina "adulta" defectuosa. Más recientemente, Bauer encontró un objetivo más seguro: un potenciador genético de BCL11A que está activo solo en los glóbulos rojos.
"Con nuestro nuevo protocolo muy eficiente, podemos editar el potenciador BCL11A en casi todas las células madre sanguíneas que recolectamos, superando algunos de los desafíos técnicos de editar estas células", dice Bauer. "En nuestros experimentos, más del 95 por ciento de lascopias de la secuencia del potenciador se cambiaron de una manera que esperamos que sea terapéutica ".
La estrategia permitió a los ratones que transportaban células madre sanguíneas de pacientes con anemia de células falciformes producir glóbulos rojos con suficiente hemoglobina fetal para prevenir la formación de células falciformes. El equipo demostró que las células editadas por genes, infundidas de nuevo en el torrente sanguíneo, se injertaron en el huesomédula ósea y produjeron glóbulos rojos corregidos genéticamente. Más tarde, cuando las células madre sanguíneas se aislaron de estos ratones y se trasplantaron a otros ratones, las células se injertaron nuevamente, aún llevando los cambios genéticos terapéuticos.
Aplicada a las células madre sanguíneas de pacientes con beta-talasemia, la misma estrategia restauró el equilibrio normal de las cadenas de globina que componen la hemoglobina.
El otro estudio, publicado en sangre , usó un protocolo de edición de genes similar para atacar formas de beta-talasemia que involucran mutaciones de empalme: errores en fragmentos de ADN cerca del gen de beta-globina que cambian la forma en que se lee el gen para ensamblar la proteína de beta-globina. En esteEn el estudio, nueve pacientes con beta talasemia donaron sus células, que fueron manipuladas en un plato. Para algunos pacientes, el equipo de UMass produjo una enzima diferente, Cas12a, para atacar de manera más efectiva sus mutaciones. El sistema CRISPR realizó ediciones de manera eficiente y restauró el empalme normal dela proteína beta-globina en las células sanguíneas de cada uno de los pacientes.
Preparando el escenario para un ensayo clínico
Los investigadores están tomando medidas para llevar su estrategia de edición del potenciador BCL11A a la clínica. Están desarrollando un protocolo ampliado de grado clínico para la fabricación de productos celulares y realizando los estudios de seguridad necesarios para la aprobación regulatoria de la FDA. Planean buscarfondos de la iniciativa Cure Sickle Cell del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre para lanzar un ensayo clínico en pacientes.
Dana-Farber / Boston Children's ya ha comenzado un ensayo clínico de terapia génica para la anemia de células falciformes. Ese enfoque aumenta la producción de hemoglobina fetal al exponer las células madre sanguíneas de los pacientes a un lentivirus que lleva instrucciones para derribar el gen BCL11A en sangre roja.-precursores de células.
Bauer cree que es importante seguir aplicando ambos enfoques. "Estas afecciones son enfermedades hereditarias muy comunes y ocurren especialmente a menudo en partes del mundo donde los recursos son bastante limitados", dice. "Por lo tanto, necesitamos un amplio conjunto de opciones terapéuticas paraponer el tratamiento a disposición de tantos pacientes como sea posible ".
Yuxuan Wu y Jing Zeng de Dana-Farber / Boston Children's son los primeros coautores del Medicina natural artículo; Bauer es el autor correspondiente. Shuqian Xu de Dana Farber / Boston Children's es el primer autor del sangre artículo; Bauer y Wolfe son coautores correspondientes.
El trabajo fue apoyado por el Programa de Investigación Traslacional del Boston Children's Hospital, los Institutos Nacionales de Salud NHLBI, NHGRI, NIAID, NIGMS, NIDDK, bluebird bio, el Harvard Stem Cell Institute, el St. Jude Children's Research Hospital CollaborativeResearch Consortium, Burroughs Wellcome Fund, American Society of Hematology y Doris Duke Charitable, Charles H. Hood y Cooley's Anemia Foundations.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Hospital de Niños de Boston . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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