CRISPR genbewerking was veilig en matig effectief in het introduceren van stamcellen die de CCR5-receptor ontbraken en immuun waren voor HIV-infectie nadat chemotherapie het immuunsysteem van een man met HIV en acute lymfatische leukemie had uitgeroeid, melden Chinese onderzoekers deze week in het New England Journal of Medicine.
de CCR5-receptor op menselijke cellen wordt door HIV gebruikt om toegang tot de cel te krijgen., Wanneer de CCR5-receptor niet aanwezig is op het celoppervlak, kan HIV geen toegang krijgen tot de cel tenzij het is geëvolueerd om een andere receptor, CCR4, te gebruiken. De meeste virussen zijn niet aangepast om CCR4 te gebruiken. Een genetische mutatie genaamd CCR5-delta 32 voorkomt HIV-infectie volledig als een persoon de mutatie van beide ouders erft. Ongeveer 1% van de mensen van Noord-Europese afkomst zijn CCR5-delta 32 homozygoot, wat betekent dat ze de mutatie van beide ouders hebben geërfd.,
Het Chinese experiment was bedoeld om te testen of het mogelijk was om genetisch een equivalent te ontwikkelen van de uitroeiing van HIV in Timothy Ray Brown. De zogenaamde ‘Berlijnse patiënt’ lijkt van HIV genezen te zijn na een stamceltransplantatie van een donor die niet over de CCR5-receptor beschikte, na chemotherapie zijn immuunsysteem opnieuw bevolkt om acute myeloïde leukemie te behandelen.
verklarende woordenlijst
CCR5
een eiwit op het oppervlak van bepaalde immuunsysteemcellen, waaronder CD4-cellen., CCR5 kan fungeren als een co-receptor (een tweede receptor bindingsplaats) voor HIV wanneer het virus een gastheercel binnendringt. Een CCR5-remmer is een antiretroviraal medicijn dat de CCR5-co-receptor blokkeert en voorkomt dat HIV de cel binnendringt.
stamcellen
cellen waaruit alle bloedcellen voortkomen. Beenmerg is rijk aan stamcellen.
gen
een eenheid van erfelijkheid, die een specifiek kenmerk van de vorm van een levend organisme bepaalt., Dit genetische element is een sequentie van DNA (of RNA, voor virussen), gelegen op een zeer specifieke plaats (locus) van een chromosoom.
receptor
in celbiologie, een structuur op het oppervlak van een cel (of in een cel) die selectief een specifieke stof ontvangt en eraan bindt. Er zijn veel receptoren. De cellen van CD4 T worden genoemd die manier omdat zij een proteã ne genoemd CD4 op hun oppervlakte hebben. Alvorens een CD4 T-cel (die een “gastheer” cel zal worden) binnen te gaan (infecteren), bindt HIV zich aan de CD4-receptor en zijn coreceptor.,
deoxyribonucleïnezuur (DNA)
het materiaal in de kern van een cel waar genetische informatie wordt opgeslagen.
CRISPR staat voor regelmatig geclusterde korte palindromische herhalingen en CRISPR-geassocieerd eiwit 9. Het is een gen-het uitgeven techniek waardoor onderzoekers een stuk RNA kunnen ontwerpen om aan een specifieke plaats in een keten van DNA vast te maken. Het RNA is verpakt met een bacterieel enzym, Cas9, dat DNA snijdt. De eigen genetische reparatiemachine van de cel voegt vervolgens een aangepaste DNA-sequentie in.,
in het geval van het uitgeven van CRISPR-gen voor CCR5-deletie introduceert de techniek een DNA-sequentie die de code bevat om nieuwe stamcellen of voorlopercellen te maken die de CCR5-receptor missen. Deze bloedstam – en voorlopercellen differentiëren zich in een breed scala aan bloedcellen, waaronder CD4+ – en CD8 + – lymfocyten. Al het nageslacht van deze stamcellen zal de CCR5 receptor missen.
Er zijn nog geen resultaten gepubliceerd van studies met CRISPR-gebaseerde therapieën voor welke ziekte dan ook, dus de Chinese resultaten behoren tot de eerste die verslag uitbrengen over de veiligheid van de techniek., De Chinese onderzoekers zijn in de voorhoede van CRISPR-gebaseerd therapeutisch onderzoek in kanker.een Chinese wetenschapper beweerde eerder dit jaar CRIPSR te hebben gebruikt om genetisch immuniteit voor HIV-infectie te ontwikkelen door embryonale genoombewerking, zodat tweelingmeisjes CCR5-homozygoot werden geboren. Dat experiment werd sterk veroordeeld als onethisch door andere onderzoekers en menselijke embryo genoom bewerken is verboden in veel landen, behalve voor laboratoriumonderzoek.,Professor Hongkui Deng van het STAM Cell Research Center van de Universiteit van Peking en collega ‘ s van belangrijke onderzoeksinstellingen in Beijing rapporteerden over de zaak in het New England Journal of Medicine. Hij werd niet geassocieerd met de CRISPR-bewerkingsexperimenten op menselijke embryo ‘ s.
Dit experiment testte de veiligheid en haalbaarheid van transplantatie van CRISPR-Cas9-gemodificeerde stamcellen bij een persoon die met HIV leefde tijdens de behandeling voor acute lymfatische leukemie. De onderzochte persoon was een 27-jarige man, gediagnosticeerd met HIV twee weken voorafgaand aan een diagnose van acute lymfatische leukemie in 2016., Bij de diagnose had hij een CD4-celtelling van 528 cellen/mm3 en een virusbelasting van 850.000 kopieën/ml (een virusbelasting die wijst op primaire infectie, een vraag die door de auteurs van de studie niet werd beantwoord). Hij begon onmiddellijk met antiretrovirale behandeling en bereikte een jaar later een niet-detecteerbare virusbelasting. Hij kreeg zes kuren chemotherapie en bereikte een volledige remissie van leukemie. In juni 2017 onderging hij een stamceltransplantatie van een donor die een ongemuteerd CCR5-gen had. De stamceltransplantatie is een routineprocedure na chemotherapie voor acute lymfatische leukemie.,
vóór de transplantatie werden CD34 + – cellen geoogst en onderworpen aan CRISPR-bewerking om de CCR5-genmutatie in te voegen.
van de geoogste cellen was 17% gen-bewerkt. Na engraftment bestonden CCR5-verwijderde cellen nooit meer dan 5-8% van de karyocyten in het beenmerg (voorlopers van witte bloedcellen). De cellen die van de geëngraveerde cellen afstammen toonden gelijkaardig aandeel van CCR5-geschrapte cellen, die aantonen dat het bewerkte gen aanhoudt wanneer de cellen in nieuwe types van bloedcel onderscheiden., Echter, een lager aandeel van CCR5-verwijderde cellen werd gevonden in CD4 + en CD8 + T-cellen, misschien als gevolg van de persistentie van donor T-cellen die niet werden gewijzigd. De CCR5-verwijderde cellen bleven ten minste 19 maanden na de transplantatie bestaan.
de patiënt leed aan de gebruikelijke bijwerkingen van een stamceltransplantatie, waaronder anemie, neutropenie en trombocytopenie, maar er werden geen bijwerkingen van CCR5-deletie waargenomen. Vier maanden, 12 maanden en 19 maanden na transplantatie werden geen gen-bewerkingen van de doelplaats in het genoom gedetecteerd in cellen die uit beenmerg werden bemonsterd.,
echter waarschuwt Professor Carl June van het Centrum voor cellulaire immunotherapieën van de Universiteit van Pennsylvania dat de lage frequentie van CCR5-verwijderde cellen en de daaruit voortvloeiende kleine steekproef bij een enkele patiënt betekent dat zeldzame genetische veranderingen kunnen worden gemist.
zeven maanden na transplantatie vond een analytische onderbreking van de behandeling plaats om te bepalen of de CCR5-deleted cellen enige invloed hadden op de viral load. De patiënt heeft schriftelijke geïnformeerde toestemming gegeven voor de onderbreking van de behandeling., Tegen die tijd was zijn CD4-telling genormaliseerd tot meer dan 500 cellen/mm3, na 150 dagen na transplantatie gedaald tot ongeveer 200 cellen/mm3, en hij had een niet-detecteerbare virusbelasting.
de onderbreking van de behandeling duurde vier weken, gedurende welke tijd de virale belasting van de patiënt steeg tot 3 miljoen kopieën/ml en zijn aantal CD4-cellen daalde tot 250 cellen/mm3. Het onderzoeksprotocol vereiste dat de behandeling moest worden hervat als de viral load meer dan 100.000 kopieën/ml bedroeg of het aantal CD4-cellen daalde tot onder 250 cellen/mm3. De Viral load werd opnieuw niet-detecteerbaar nadat de behandeling werd hervat.,
spiegels van totaal en geïntegreerd HIV-1 DNA in CD4-cellen namen na onderbreking van de behandeling met ongeveer 2 log toe, wat wijst op een snelle expansie van het HIV-reservoir, en bleven een jaar later nog steeds boven het niveau vóór de onderbreking.
tijdens de onderbreking van de behandeling nam het aandeel CCR5-verwijderde CD4+ T-cellen toe van 2,96% naar 4,39%.
“om het anti-HIV effect van CCR5-ablated Hspc’ s verder te verduidelijken, zal het essentieel zijn om de gen-editing efficiëntie van ons CRISPR-Cas9 systeem te verhogen en het transplantatieprotocol te verbeteren,” concluderen de onderzoekers., De wijziging van meer cellen in een donorsteekproef en de engraftment van een groter deel van de veranderde cellen kunnen tot een grotere populatie van CCR5-verwijderde cellen in de ontvanger leiden. Zo ook de engineering van pluripotente stamcellen, die de voorlopers zijn van bloedstamcellen.
de onderzoekers wijzen erop dat het bewerken van CRISPR-Cas9 van bloedstamcellen een mogelijk nadeel van de CCR5 delta-32 mutatie – verminderde levensverwachting, zoals vastgesteld in een onlangs gepubliceerde studie – kan overwinnen door alleen bloedcellen te bewerken., Het mechanisme waardoor CCR5 de levensverwachting kan beïnvloeden blijft onduidelijk, hoewel sommige wetenschappers beweren dat de mutatie de kwetsbaarheid voor sommige virale infecties zoals influenza zou kunnen verhogen.