CRISPR gen redigering var sikker og moderat effektive i at indføre stamceller, der manglede CCR5 receptor og var immune over for HIV-smitte efter kemoterapi udryddet immunsystemet af en mand med HIV og akut lymfatisk leukæmi, og Kinesiske forskere rapport i The New England Journal of Medicine i denne uge.
CCR5-receptoren på humane celler bruges af HIV til at få adgang til cellen., Når CCR5-receptoren ikke er til stede på celleoverfladen, kan HIV ikke få adgang til cellen, medmindre den har udviklet sig til at bruge en anden receptor, CCR4. De fleste vira er ikke tilpasset til at bruge ccr4. En genetisk mutation kaldet CCR5-delta 32 forhindrer HIV-infektion helt, hvis en person arver mutationen fra begge forældre. Omkring 1% af mennesker af nordeuropæisk afstamning er CCR5-delta 32 homozygot, hvilket betyder at de har arvet mutationen fra begge forældre.,
Det Kinesiske eksperiment var designet til at teste, om det var muligt at genetisk konstruere en ækvivalent til udryddelse af HIV i Timothy Ray bro .n. Den såkaldte ‘Berlin-patient’ ser ud til at være helbredt for HIV efter en stamcelletransplantation fra en donor, der mangler CCR5-receptoren, genbefolkede sit immunsystem efter kemoterapi til behandling af akut myeloid leukæmi.
ordliste
CCR5
et protein på overfladen af visse immunsystemceller, herunder CD4-celler., CCR5 kan fungere som en co-receptor (et andet receptorbindingssted) for HIV, når virussen kommer ind i en værtscelle. En CCR5-hæmmer er en antiretroviral medicin, der blokerer CCR5-co-receptoren og forhindrer HIV i at komme ind i cellen.
stamceller
celler, hvorfra alle blodlegemer stammer. Knoglemarv er rig på stamceller.
gen
en enhed af arvelighed, der bestemmer et specifikt træk ved formen af en levende organisme., Dette genetiske element er en sekvens af DNA (eller RNA, for vira), der er placeret på et meget specifikt sted (locus) af et kromosom.
receptor
i cellebiologi, en struktur på overfladen af en celle (eller inde i en celle), der selektivt modtager og binder til et specifikt stof. Der er mange receptorer. CD4 T-celler kaldes på den måde, fordi de har et protein kaldet CD4 på deres overflade. Før man indtaster (inficerer) en CD4 T-celle (der bliver en “vært” – celle), binder HIV sig til CD4-receptoren og dens coreceptor.,
deo .yribonukleinsyre (DNA)
materialet i kernen i en celle, hvor genetisk information opbevares.
CRISPR står for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPR-associated protein 9. Det er en genredigeringsteknik, hvormed forskere kan designe et stykke RNA til at knytte sig til et specifikt sted i en DNA-kæde. RNA er pakket med et bakterielt en .ym, Cas9, som skærer DNA. Cellens eget genetiske reparationsmaskineri indsætter derefter en tilpasset DNA-sekvens.,
i tilfælde af CRISPR-genredigering til CCR5-sletning introducerer teknikken en DNA-sekvens, der indeholder koden til at fremstille nye stamceller eller stamceller, der mangler CCR5-receptoren. Disse blodstam-og stamceller differentieres til en lang række blodlegemer, der inkluderer CD4+ og CD8+ lymfocytter. Alt afkom af disse stamceller mangler CCR5-receptoren.
ingen resultater fra forsøg med CRISPR-baserede terapier for nogen sygdom er blevet offentliggjort endnu, så de kinesiske resultater er blandt de første til at rapportere om sikkerheden ved teknikken., Kinesiske forskere er i spidsen for CRISPR-baseret terapeutisk forskning inden for kræft.
En Kinesisk videnskabsmand hævdede tidligere i år at have brugt CRIPSR genetisk ingeniør immunitet over for HIV-smitte ved embryonale genom-redigering, således at twin piger blev født CCR5-homozygot. Dette eksperiment blev stærkt fordømt som uetisk af andre forskere, og genomredigering af humant embryo er forbudt i mange lande undtagen laboratorieforskning.,
Professor Hongkui Deng fra Peking University stamcelle Research Center og kolleger ved større forskningsinstitutioner i Beijing rapporterede om sagen i Ne.England Journal of Medicine. Han var ikke forbundet med CRISPR-redigeringseksperimenterne på menneskelige embryoner.
Dette eksperiment testede sikkerheden og muligheden for transplantation af CRISPR-Cas9-modificerede stamceller ind i en person, der lever med HIV under behandling for akut lymfatisk leukæmi. Den undersøgte person var en 27-årig mand, der blev diagnosticeret med HIV to uger før en diagnose af akut lymfocytisk leukæmi i 2016., Ved diagnosen havde han et CD4-celletal på 528 celler / mm3 og en viral belastning på 850.000 kopier/ml (en viral belastning, der tyder på primær infektion, et spørgsmål, der ikke er behandlet af undersøgelsesforfatterne). Han startede antiretroviral behandling straks og opnåede en målbart viral belastning et år senere. Han modtog seks kemoterapikurser og opnåede fuldstændig remission af leukæmi. I Juni 2017 gennemgik han en stamcelletransplantation fra en donor, der havde umuteret CCR5-genet. Stamcelletransplantationen er en rutinemæssig procedure efter kemoterapi mod akut lymfatisk leukæmi.,
før transplantation blev CD34+ – celler høstet og underkastet CRISPR-redigering for at indsætte CCR5-genmutationen.
af de høstede celler blev 17% genredigeret. Efter engraftment omfattede CCR5-slettede celler aldrig mere end 5-8% af karyocytterne i knoglemarven (forstadier til hvide blodlegemer). Celler, der stammer fra de indgraverede celler, viste en lignende andel af CCR5-slettede celler, hvilket viser, at det redigerede gen fortsætter, når cellerne differentierer sig til nye typer blodlegemer., Imidlertid blev en lavere andel af CCR5-slettede celler fundet i CD4+ og CD8+ T-celler, måske på grund af persistensen af donor-T-celler, der ikke blev ændret. De CCR5-slettede celler fortsatte i mindst 19 måneder efter transplantation.
patienten fik de sædvanlige bivirkninger ved en stamcelletransplantation inklusive anæmi, neutropeni og trombocytopeni, men der blev ikke påvist bivirkninger ved CCR5-deletion. Ingen genredigeringer væk fra målstedet i genomet blev påvist i celler, der blev udtaget fra knoglemarv fire måneder, 12 måneder og 19 måneder efter transplantation.,
Men i en ledsagende redaktionel Professor Carl juni af University of Pennsylvania Center for Cellulær Immunotherapies advarer om, at den lave frekvens af CCR5-slettede celler og den deraf følgende lille prøve i et enkelt patient betyder, at de sjældne genetiske ændringer kan blive savnet.
syv måneder efter transplantation fandt en analytisk behandlingsafbrydelse sted for at bestemme, om de CCR5-slettede celler havde nogen indflydelse på viral belastning. Patienten gav skriftligt informeret samtykke til behandlingsafbrydelsen., På dette tidspunkt var hans CD4-antal normaliseret til over 500 celler/mm3, idet han faldt til omkring 200 celler/mm3 150 dage efter transplantation, og han havde en uopdagelig viral belastning.
behandlingsafbrydelsen varede fire uger, i hvilket tidsrum patientens virale belastning steg til 3 millioner kopier/ml, og hans CD4-celletal faldt til 250 celler / mm3. Undersøgelsesprotokollen krævede, at behandlingen blev genoptaget, hvis viral belastning oversteg 100.000 kopier/ml, eller CD4-celletallet faldt til under 250 celler/mm3. Viral belastning blev målbart igen efter behandlingen blev genoptaget.,
niveauer af totalt og integreret HIV-1-DNA i CD4-celler steg efter behandlingsafbrydelse med cirka 2 log, hvilket indikerer hurtig udvidelse af HIV-reservoiret og forblev stadig over niveauet før afbrydelse et år senere.
under behandlingsafbrydelsen steg andelen af CCR5-slettede CD4+ T-celler fra 2, 96% til 4, 39%.
“for yderligere At præcisere den anti-HIV effekt af CCR5-poleres HSPCs, vil det være væsentligt at øge den gen-redigering effektiviteten af vores CRISPR-Cas9 system og forbedre transplantation-protokollen,” konkluderer forskerne., Ændring af flere celler i en donor prøve og engraftment en højere andel af de ændrede celler kan føre til en større population af CCR5-slettede celler i modtageren. Så måske engineering af pluripotente stamceller, som er forstadierne til blodstamceller.
forskerne påpeger, at CRISPR-Cas9-redigering af blodstamceller kan overvinde en potentiel ulempe ved CCR5 delta – 32 – mutationsreduceret levealder, som identificeret i en nyligt offentliggjort undersøgelse-ved kun at redigere blodlegemer., Mekanismen, hvormed CCR5 kan påvirke forventet levealder, forbliver uklar, selvom nogle forskere hævder, at mutationen kan øge sårbarheden over for nogle virusinfektioner, såsom influen .a.