CRISPR genet redigering kan lage celler immune mot HIV

CRISPR genet redigering var trygt og moderat effektiv i å innføre stamceller som manglet CCR5 reseptor og var immune mot HIV-infeksjon etter kjemoterapi utryddet immunsystemet av en mann med HIV og akutt lymfatisk leukemi, Kinesiske forskere rapport i The New England Journal of Medicine denne uken.

CCR5 reseptor på humane celler er brukt av HIV for å få adgang til cellen., Når CCR5-reseptor er ikke til stede på celleoverflaten, HIV kan ikke få adgang til cellen med mindre det har utviklet seg til å bruke en annen reseptor, CCR4. De fleste virus er ikke tilpasset bruk CCR4. En genetisk mutasjon kalt CCR5-delta 32 hindrer HIV-infeksjon helt hvis en person arver genet fra begge foreldre. Rundt 1% av mennesker av nord-Europeisk herkomst er CCR5-delta 32 homozygote, noe som betyr at de har arvet genet fra begge foreldre.,

Den Kinesiske eksperimentet var designet for å teste om det var mulig å genetisk ingeniør en tilsvarende utrydding av HIV i Timothy Ray Brown. Den såkalte «Berlin pasient» ser ut til å ha blitt kurert for HIV-etter en stilk cellen transplantasjon fra en donor som mangler CCR5 reseptor standardblokken fylles ut igjen hans immunsystem etter kjemoterapi til å behandle akutt myelogen leukemi.

CRISPR står for Samlet Regelmessig Interspaced Kort Palindromic Gjentar og CRISPR-assosiert protein 9. Det er et gen-redigering teknikk der forskere kan utforme et stykke av RNA til å feste til et bestemt sted i en DNA-kjede. RNA er pakket med en bakterielle enzymet, Cas9, som kutter DNA. Cellen sin egen genetiske reparere maskiner deretter setter inn en tilpasset sekvens av DNA.,

I tilfelle av CRISPR genet redigering for CCR5 sletting, teknikk introduserer en DNA-sekvens som inneholder koden for å gjøre nye stamceller eller progenitor celler som mangler CCR5-reseptor. Disse blod stammen og progenitor celler vil skille i et bredt spekter av blod celler som inkluderer CD4+ og CD8+ lymfocytter. Alle etterkommere av disse stamceller vil mangle CCR5-reseptor.

Noen resultater fra studier av CRISPR-basert terapi for enhver sykdom har blitt publisert ennå, så den Kinesiske resultatene er blant de første til å rapportere om sikkerheten av teknikken., Kinesiske forskere er i forkant av CRISPR-basert terapeutisk forskning på kreft.

En Kinesisk forsker hevdet tidligere i år for å ha brukt CRIPSR til genetisk ingeniør immunitet mot HIV-infeksjon av embryonale genom redigering, slik at to jentene ble født CCR5-homozygote. Eksperimentet ble sterkt fordømt som uetisk av andre forskere og menneskelige embryo genom redigering er forbudt i mange land, med unntak for laboratorie-forskning.,

Professor Hongkui Deng av Peking University Stem Cell Research Center og kolleger ved store forskningsinstitusjoner i Beijing rapportert på saken i The New England Journal of Medicine. Han var ikke assosiert med CRISPR redigering eksperimenter på det menneskelige embryo.

Dette eksperimentet testet sikkerhet og muligheten for transplantasjon av CRISPR-Cas9-endret stamceller til en person som lever med HIV under behandling for akutt lymfatisk leukemi. Personen studerte var en 27 år gammel mann, som er diagnostisert med HIV i to uker før en diagnose av akutt lymfatisk leukemi i 2016., Ved diagnose han hadde en CD4 celletall av 528 celler/mm3 og en viral load av 850,000 kopier/ml (en viral load tyde på primær infeksjon, et spørsmål som ikke er besvart av studien forfatterne). Han begynte antiretroviral behandling umiddelbart, og oppnådde en undetectable viral load ett år senere. Han fikk seks kurer med cellegift og oppnådd komplett remisjon av leukemi. I juni 2017 han gjennomgikk en stilk cellen transplantasjon fra en donor som hadde unmutated CCR5-genet. Den stamcelletransplantasjon er en rutine etter kjemoterapi for akutt lymfatisk leukemi.,

Før transplantasjon, CD34+ celler ble slaktet og utsatt for CRISPR redigere for å sette inn CCR5 gene mutation.

Av cellene høstet, 17% var gen-redigert. Etter engraftment, CCR5-slettet celler aldri omfattet mer enn 5-8% av karyocytes i beinmargen (prekursorer for hvite blodlegemer). Celler som stammer fra den engrafted celler viste tilsvarende andel av CCR5-slettet celler, som viser at det redigerte genet vedvarer når cellene differensiering til nye typer blodceller., Men en lavere andel av CCR5-slettet celler ble funnet i CD4+ og CD8+ T-celler, kanskje på grunn av den vedvarende donor T-celler som ikke ble endret. Den CCR5-slettet celler vedvart i minst 19 måneder etter transplantasjon.

pasienten har lidd den vanlige bivirkninger av en stilk cellen transplantasjon inkludert blodmangel, neutropenia og trombocytopeni, men ingen ugunstig virkninger av CCR5 sletting ble oppdaget. Ingen gen-redigeringer bort fra målet området i genom ble oppdaget i cellene samplet fra benmarg fire måneder, 12 måneder og 19 måneder etter transplantasjon.,

Imidlertid i en medfølgende redaksjonelle Professor Carl juni av University of Pennsylvania ‘ s Center for Mobil Immunotherapies advarer om at den lave frekvensen av CCR5-slettet celler og den påfølgende liten prøve i en enkelt pasient betyr at sjeldne genetiske endringer kan være glipp av.

Sju måneder etter transplantasjon en analytisk behandling avbruddet fant sted, for å finne ut om CCR5-slettet celler hatt noen innvirkning på viral load. Pasienten gitt skriftlig informert samtykke for behandling avbrudd., På denne tiden hans CD4 telling hadde normalisert til over 500 celler/mm3, etter å ha gått ned til rundt 200 celler/mm3 150 dager etter transplantasjon, og han hadde en undetectable viral load.

behandling avbrudd varte i fire uker, i løpet av den tiden pasienten er viral load økt til 3 millioner kopier/ml og hans CD4 celletall redusert til 250 celler/mm3. Studien protokollen nødvendig behandling for å bli gjenopptatt hvis viral load overskredet på 100 000 kopier/ml eller CD4-celletall falt under 250 celler/mm3. Viral load ble umulig å oppdage på nytt etter behandling ble gjenopptatt.,

Nivåer av samlet og integrert HIV-1-DNA i CD4 celler økt etter behandling avbrudd av ca 2 logg inn som indikerer rask utvidelse av HIV-reservoaret, og fortsatt holdt seg over pre-avbrudd nivå et år senere.

Under behandling avbrudd andelen av CCR5-slettet CD4+ T-celler økt fra 2.96% til 4.39%.

«for ytterligere Å avklare anti-HIV-effekt av CCR5-ablated HSPCs, vil det være viktig å øke gen-redigering effektiviteten av våre CRISPR-Cas9 system og forbedre transplantasjon protokollen,» forskerne konkluderer med., Endring av flere celler i en donor eksempel og engraftment av en høyere andel av den endrede cellene kan føre til en større populasjon av CCR5-slettet celler i mottakeren. Slik kan utvikling av pluripotente stamceller, som er forløperen til blod stamceller.

forskerne peker på at CRISPR-Cas9 redigering av blod stamceller kan overvinne en potensiell ulempe av CCR5 delta-32 mutasjon – redusert levealder, som er identifisert i en nylig publisert studie – ved bare å redigere blod celler., Mekanismen som CCR5 kan påvirke forventet levealder er fortsatt uklart, selv om noen forskere hevder at mutasjon kan øke sårbarheten for noen viral infeksjoner som influensa.