Nieuwe CRISPR base-editing technology (basis-modificatie technologie) vertraagt ALS-vooruitgang in muizen

03-03-2020

OnderzoekersMet een nieuwe CRISPR methodologie van gen-modificatie (gene-editing methodology) hebben onderzoekers van de University of Illinois in Urbana-Champaign één van de genen gedeactiveerd die verantwoordelijk zijn voor de erfelijke vorm van amyotrofische laterale sclerosis — een neurologische invaliderende en dodelijke ziekte waarvoor geen genezing bestaat. De nieuwe behandeling vertraagde de vooruitgang van de ziekte, verbeterde de spierfunctie en verlengde de levensduur in de muizen met een agressieve vorm van ALS.

“Spijtig genoeg, heeft ALS heel weinig behandelingsopties. Dit is een belangrijke eerste stap, die aantoont dat deze nieuwe vorm van genetische modificatie gebruikt zou kunnen worden om de ziekte potentieel te behandelen,” zei professor Thomas Gaj, ingenieur-bioloog, die samengewerkt heeft bij het leiden van de studie met professor Pablo Perez Pinera, ingenieur-bioloog.

De methode is gebaseerd op een opkomende technologie van genetische modificatie, gekend als CRISPR base-editors.

De bestaande technologieën CRISPR van genetische modificatie snijden de twee deeltjes van een DNA molecule, wat verschillende fouten in de DNA-reeks kan aanbrengen, de efficiëntie ervan kan beperken en potentieel kan leiden tot een aantal ongewenste mutaties in het genoom. De groep van Illinois, daarentegen, heeft de basis-modificatie gebruikt “om één letter van de ADN-reeks te veranderen voor een andere, zonder door de twee deeltjes DNA te snijden.” zei Perez-Pinera.

“De base-editors (basis-modificatoren) zijn té groot om in de cellen afgeleverd te worden met een van de meest beloftevolle en succesrijke vectoren van genetische therapie, gekend als het adeno-geassociëerde virus (AVV)” zei Gaj. Echter, heeft de groep van Perez-Pinera, in 2019, een nieuwe methode ontwikkeld om base editors proteïnen in helften te delen, die kunnen afgeleverd worden door twee afzonderlijke AVV partikels. Eens binnenin de cel, herenigen de helften zich in de base editor proteïne in volle lengte.

Door het combineren van de kracht van aflevering van AVV gen en split-base editors, hebben Gaj en Penez-Pinera een mutant SOD1 gen, dat verantwoordelijk is voor ongeveer 20% van de erfelijke vormen van ALS, geviseerd en permanent uitgeschakeld. Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in het journaal Molecular Therapy.

“Vele ALS studies zijn gericht op het voorkomen of het uitstellen van het begin van de ziekte. Nochtans worden, in de echte wereld, de meeste patiënten enkel gediagnosticeerd wanneer de symptomen reeds gevorderd zijn,” zei gediplomeerd student Colin Lim. “De progressie vertragen, eerder dan ze te voorkomen, kan een groter impact op de patiënten hebben.” Lim is de co-eerste auteur van de studie, tezamen met de gediplomeerde studenten Michael Gapinske en Alexandra Brooks.

CRISPRDe onderzoekers hebben eerst de SOD1 base editor in menselijke cellen getest om het opnieuw samenstellen van de CRISPR base editor en de inactivering van het SOD1 gen vast te stellen. Dan hebben ze AVV partikels geïnjecteerd met codering van de base editors in de wervelkolommen van muizen die een SOD1 gen mutant droegen, dat een bijzonder ernstige vorm van ALS veroorzaakt, die de muizen binnen enkele maanden na de geboorte verlamt.

De ziekte ging langzamer vooruit in de behandelde muizen, die een verbeterde motor functie hadden, een grotere spiersterkte en minder gewichtsverlies. De onderzoekers stelden 85% toename in tijd vast tussen het begin van het late stadium van de ziekte en het einde van het stadium, alsook een verhoogde totale overleving.

“We waren opgetogen om vast te stellen dat vele verbeteringen een goede tijd na het begin van de ziekte plaatsvonden. Dit zegde ons dat we de progressie van de aandoening aan het vertragen waren,” zei Gapinske.

De base editor introduceert een stop signaal bij het begin van het SOD1 gen, zo heeft hij het voordeel om de cel te stoppen bij de aanmaak van de slecht functionerende proteïne, welke genetische mutatie de patiënt ook moge hebben. Nochtans verstoort het potentieel de gezonde versie van het gen, dus onderzoeken de vorsers manieren om de muterende kopie van het gen te treffen.

 

Vertaling: Gerda Eynatten-Bové

Bron: ChemDiv

Share