Los investigadores de UC San Francisco y los Institutos Gladstone académicamente afiliados han utilizado un sistema de edición de genes recientemente desarrollado para encontrar mutaciones genéticas que hacen que las células inmunes humanas sean resistentes a la infección por VIH.
El equipo construyó una plataforma de edición de células de alto rendimiento utilizando una variante de la tecnología CRISPR / Cas9 que les permitió probar qué tan bien los puntajes de diferentes ajustes genéticos defendieron las células inmunes contra el VIH. El nuevo sistema permite a los investigadores modificar rápidamente el código genéticode células inmunes humanas recién donadas y con suerte acelerarán la búsqueda para curar finalmente a los pacientes VIH +, dijeron los investigadores.
"Esta es una habilidad que los investigadores del VIH han deseado durante mucho tiempo", dijo el investigador postdoctoral Judd F. Hultquist, PhD, uno de los coautores del nuevo artículo. "Espero que esto tome lo que parecía una tarea insuperablehace un año y que sea algo que todos puedan hacer "
La investigación, que se publicó en línea el 25 de octubre de 2016 en Informes de celda , fue realizado por los laboratorios de los autores principales Nevan J. Krogan, PhD, profesor de farmacología celular y molecular en la UCSF, director del Instituto de Biociencias Cuantitativas QBI en la Facultad de Farmacia de la UCSF e investigador principal enlos Institutos Gladstone, y Alexander Marson, MD, PhD, profesor asistente de microbiología e inmunología en la Facultad de Medicina de la UCSF. La investigación fue encabezada por Hultquist, que está en el laboratorio de Krogan, y Kathrin Schumann, PhD, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Marson..
La edición de genes ofrece la posibilidad de curar el VIH
A pesar de los grandes avances logrados desde la década de 1980 en la capacidad de tratar y controlar el VIH con medicamentos antirretrovirales, todavía no hay cura para el virus, y millones de personas se infectan cada año. Una vez que el virus se infiltra en el sistema inmunitario del paciente,puede esconderse indefinidamente dentro del ADN de las células, imposible de detectar o destruir con la tecnología actual. Como resultado, los pacientes deben continuar con medicamentos antirretrovirales por el resto de sus vidas.
Sin embargo, no todos son susceptibles al virus. Los científicos se han inspirado en un grupo de individuos cuyas células inmunes parecen ser naturalmente resistentes a la infección por VIH, y esperan algún día editar el sistema inmunológico de los pacientes con VIH para imitar la biología de estosIndividuos resistentes al VIH.
"Ha habido muchos esfuerzos para secuenciar los genomas de las personas resistentes para descubrir las mutaciones que los hacen inmunes al virus", dijo Hultquist. "Pero hay muchos genes diferentes que podrían estar involucrados: algunos controlan la capacidad del virus paraingresan a las células inmunes, otros controlan cómo el virus engaña a las células para que expresen sus genes. Hasta ahora, no había forma de evaluar cuál de estas mutaciones confiere resistencia en las células T humanas primarias ".
la plataforma basada en CRISPR tiene como objetivo acelerar la búsqueda de curas
A pesar de ser los principales luchadores del sistema inmune, las células T son delicadas, solo pueden sobrevivir fuera del cuerpo durante un par de semanas. También son resistentes a los virus que los investigadores usan en otros tipos de células para entregar instrucciones de ADN sobre cómo construir elmaquinaria necesaria para la edición del gen CRISPR / Cas9. El año pasado, Marson y Schumann utilizaron CRISPR con éxito para realizar reemplazos precisos de la secuencia de ADN en las células T humanas primarias por primera vez prefabricando la maquinaria CRISPR en tubos de ensayo, y luego agregándola al sistema inmune recién donadocélulas.
"Es increíblemente rápido", dijo Schumann. "La edición deseada ocurre rápidamente, y luego la célula degrada la maquinaria CRISPR para que no pueda continuar haciendo cambios. Eso es realmente importante: de lo contrario es como hacer una cirugía y dejar el bisturí"
En el nuevo artículo, Schumann y Hultquist mejoraron la técnica al diseñar un sistema automatizado para la edición paralela de alto rendimiento de las células T. El nuevo enfoque permite a los investigadores mutar diferentes genes candidatos en cientos de miles de células T de voluntarios sanos, exponga estas células mutantes al virus del VIH, luego examine a través de las células para encontrar qué mutaciones pudieron prevenir la infección.
Una característica clave de este sistema es su velocidad, ya que las células T donadas solo pueden sobrevivir fuera del cuerpo durante dos o tres semanas. "Si queremos comenzar a editar las células T y volver a colocarlas en las personas como terapia", Krogandijo: "Creo que este será el estándar de oro sobre cómo hacerlo de manera rápida, segura y eficiente".
Los investigadores utilizaron la nueva técnica para mutar los genes CXCR4 y CCR5, que codifican las moléculas receptoras que utilizan diferentes cepas del virus del VIH para colarse e infectar las células inmunes y que han sido atacadas en ensayos previos de terapia celular. Inactivar cualquiera de estoslos genes bloquearon con éxito la infección por VIH de las células T humanas por la cepa de VIH relevante.
Experimentos adicionales mostraron la viabilidad de crear un sistema de seguridad de dos capas para las células T al bloquear simultáneamente un gen que el virus del VIH necesita para ingresar a las células y un gen que el virus necesita para sobrevivir y reproducirse dentro de la célula, lo que resulta en una seguridad dobleresistencia.
Para demostrar la eficiencia y el poder de la nueva tecnología de alto rendimiento, los investigadores también desarrollaron 146 ediciones diferentes basadas en CRISPR, cada una diseñada para desactivar uno de los 45 genes vinculados a la capacidad del VIH para integrarse en las células huésped. Identificaron varios genes cuyosla ausencia confería resistencia al VIH, algunas de las cuales habían sido predichas por estudios previos y otras que nunca antes habían estado directamente relacionadas con la infección por VIH.
'Punta del iceberg' para la investigación de enfermedades infecciosas
Los investigadores planean usar la nueva plataforma para identificar debilidades adicionales en el ciclo de vida del virus del VIH que podrían explotarse ya sea mediante terapia celular o medicamentos dirigidos. También quieren poder insertar mutaciones más sutiles, como las reportadas en el VIHindividuos resistentes, que podrían alterar la función celular lo suficiente como para conferir resistencia pero sin desactivar completamente el gen e impedir la función celular.
Sin embargo, su mayor esperanza es que el sistema tenga aplicaciones mucho más amplias que solo el VIH y eventualmente se use en laboratorios de todo el mundo para estudiar el virus de su elección.
"Este juego de herramientas ha sido una gran pieza faltante en la investigación de enfermedades infecciosas", dijo Marson. "Ahora tenemos la capacidad de realizar modificaciones en las células inmunes humanas y ver de inmediato los efectos. El potencial es inmenso, esto es solo ella punta del iceberg."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California, San Francisco UCSF . Original escrito por Laura Kurtzman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :