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研究使用碱基编辑来纠正导致罕见免疫缺陷的突变

日期:
2023年3月20日
来源:
加州大学洛杉矶分校健康科学
简介:
一种叫做CD3 δ SCID的疾病是由CD3D基因突变引起的,这种突变阻止了造血干细胞正常发育T细胞所需的CD3 δ蛋白的产生。研究人员表明,一种被称为碱基编辑的新的基因组编辑技术可以纠正血液干细胞中导致CD3 δ SCID的突变,并恢复它们产生T细胞的能力。碱基编辑是一种超精确的基因组编辑形式,使科学家能够纠正DNA中的单个字母突变。
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加州大学洛杉矶分校领导的一项新研究表明,先进的基因组编辑技术可以作为罕见和致命的遗传性疾病CD3 delta严重联合免疫缺陷的一次性治疗方法。

这种疾病也被称为CD3 δ SCID,是由CD3D基因突变引起的,这种突变阻止了造血干细胞正常发育T细胞所需的CD3 δ蛋白的产生。

没有T细胞,出生时患有CD3 δ SCID的婴儿就无法抵抗感染,如果不治疗,通常会在出生后的两年内死亡。目前,骨髓移植是唯一可行的治疗方法,但该手术有很大的风险。

在《细胞》杂志上发表的一项研究中,研究人员表明,一种名为碱基编辑的新基因组编辑技术可以纠正导致血液干细胞中CD3 δ SCID的突变,并恢复它们产生T细胞的能力。

这种潜在的治疗方法是唐纳德·科恩(Donald Kohn)博士和盖伊·克鲁克斯(Gay Crooks)博士的实验室合作的结果,他们都是加州大学洛杉矶分校(UCLA)伊莱和伊迪·布罗德再生医学和干细胞研究中心的成员,也是这项研究的资深作者。

Kohn的实验室之前已经成功开发了几种免疫系统缺陷的基因疗法,包括其他形式的SCID。在加拿大阿尔伯塔儿童医院研究所的儿科血液学家和免疫学家Nicola Wright博士的要求下,他和他的同事们将注意力转向了CD3 delta SCID,她试图为她的病人寻找更好的治疗选择。

CD3 δ SCID在加拿大和墨西哥之间迁移的门诺派社区中很普遍。赖特说:“因为墨西哥没有对新生儿进行SCID筛查,我经常看到被诊断出来的婴儿很晚,回到加拿大时病得很重。”

当科恩将赖特的请求提交给他的实验室时,格蕾丝·麦考利(Grace McAuley)提出了一个大胆的想法。麦考利当时是一名研究助理,在加州大学洛杉矶分校(UCLA)大四结束时加入了他的实验室。

“格蕾丝建议我们尝试碱基编辑,这是我的实验室以前从未尝试过的一项非常新的技术,”科恩说,他是微生物学、免疫学和分子遗传学以及儿科的杰出教授。爱博网投领导者

碱基编辑是一种超精确的基因组编辑形式,使科学家能够纠正DNA中的单个字母突变。DNA由四种化学碱基组成,分别是A、T、C和G;这些碱基配对在一起形成DNA双螺旋阶梯结构中的“梯级”。

CRISPR-Cas9等其他基因编辑平台通过切断染色体的两条链来改变DNA,而碱基编辑则通过化学方式将一个DNA碱基字母变成另一个碱基字母——例如,从A变成G——从而保持染色体完整。

“刚开始的时候,我的学习曲线非常陡峭,当时碱基编辑根本不起作用,”麦考利说,他现在正在攻读医学博士学位。他是该研究的第一作者之一。“但我一直在努力。我的目标是在尽可能安全的情况下,帮助这种疗法尽快进入诊所。”

麦考利联系了布罗德研究所的戴维·刘(David Liu),他是碱基编辑的发明者,就如何评估这项技术在这种特殊用途上的安全性寻求建议。最终,麦考利发现了一种碱基编辑器,这种编辑器在纠正致病基因突变方面非常有效。

由于这种疾病极为罕见,为加州大学洛杉矶分校的研究获得患者干细胞是一项重大挑战。赖特向研究人员提供了一名正在接受骨髓移植的CD3 δ型SCID患者捐献的血液干细胞,这一项目得到了推动。

在三次实验室实验中,碱基编辑器平均校正了近71%的患者干细胞。

接下来,麦考利与加州大学洛杉矶分校风湿病学临床讲师格洛丽亚·瑶博士合作,测试校正后的细胞是否能产生T细胞。Yiu使用了人造胸腺类器官,这是由克鲁克斯实验室开发的干细胞衍生的组织模型,模仿人类胸腺的环境——血液干细胞变成T细胞的器官。

当校正后的造血干细胞被引入人工胸腺类器官后,它们产生了功能齐全的成熟T细胞。

“因为人工胸腺类器官如此有效地支持成熟T细胞的发育,所以它是一个理想的系统,可以证明对患者干细胞进行碱基编辑可以修复这种疾病中看到的缺陷,”姚说,他也是该研究的第一作者之一。

作为最后一步,麦考利通过将校正后的干细胞移植到老鼠体内来研究它们的寿命。经过修正的细胞在移植后仍然存在4个月,这表明碱基编辑已经纠正了真正的、自我更新的血液干细胞中的突变。研究结果表明,经过校正的血液干细胞可以长期存在,并产生患者健康生活所需的T细胞。

病理学和实验室医学教授克鲁克斯说:“这个项目是团队科学的美丽图景,临床需求和科学专业知识是一致的。”“每一位团队成员都为这项工作的成功发挥了至关重要的作用。”

该研究小组目前正与Wright合作,研究如何将这种新方法应用于一项针对来自加拿大、墨西哥和美国的CD3 δ SCID婴儿的临床试验

这项研究是由杰弗里·莫德尔基金会、美国国立卫生研究院、比尔和梅林达·盖茨基金会、霍华德·休斯医学研究所、V基金会和世界卫生组织资助的美联社Giannini的基础。

本文中描述的治疗方法仅用于临床前试验,尚未进行人体试验或经食品和药物管理局批准安全有效地用于人体。加州大学洛杉矶分校技术开发小组代表加州大学董事会提交了一份专利申请,涵盖了这项技术,科恩和麦考利被列为共同发明人。

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故事来源:

材料所提供的加州大学洛杉矶分校健康科学。蒂阿雷·邓拉普(Tiare Dunlap)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Grace E. McAuley, Gloria yao, Patrick C. Chang, Gregory A. Newby, Beatriz Campo-Fernandez, Sorel T. Fitz-Gibbon,吴晓梦,Sung-Hae L. Kang, Amber Garibay, Jeffrey Butler, Valentina Christian, Ryan L. Wong, Kelcee A. Everette, Anthony Azzun, Hila Gelfer, Christopher S. Seet, Aru Narendran, Luis Murguia-Favela, Zulema Romero, Nicola Wright, David R. Liu, Gay M. Crooks, Donald B. Kohn。通过腺嘌呤碱基编辑恢复CD3δ严重联合免疫缺陷患者的T细胞生成细胞, 2023;DOI:10.1016 / j.cell.2023.02.027

引用此页

加州大学洛杉矶分校健康科学。“研究使用碱基编辑来纠正导致罕见免疫缺陷的突变。”《科学日报》。《科学日报》2023年3月20日。< www.koonmotors.com/releases/2023/03/230320172600.htm >。
加州大学洛杉矶分校健康科学。(2023年3月20日)。研究使用碱基编辑来纠正导致罕见免疫缺陷的突变。《科学日报》。2023年6月17日检索自www.koonmotors.com/releases/2023/03/230320172600.htm
加州大学洛杉矶分校健康科学。“研究使用碱基编辑来纠正导致罕见免疫缺陷的突变。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2023/03/230320172600.htm(2023年6月17日访问)。

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