Erste erfolgreiche gen-Bearbeitung in Live Säugetiere bringt uns näher an menschlichen Behandlungen

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler der CRISPR-gen-editing-Tool verwendet, um eine genetische Muskel-Erkrankung in einem lebenden Erwachsenen Säugetier erfolgreich zu behandeln. Es ist eine viel versprechende medizinischer Durchbruch, der bald zu menschlichen Therapien führen könnte.

Wissenschaftler haben gekämpft, um die Duchenne-Muskeldystrophie jahrzehntelang zu behandeln. Bisher konzentrierten ihre Anstrengungen auf die Behandlung von kultivierten Zellen in Petrischalen oder versuchen CRISPR/cas9, ein leistungsfähiges DNA-Cut-and-Paste-Werkzeug, die reparierte Kopie der defekte Gene effektiv und sicher zu liefern. Nun haben Forscher an der Duke University verwenden einen speziell modifizierten Virus, eine vielversprechende Lösung mit live Mausmodellen bestätigt. Das Team der Studie erscheint in der neuesten Ausgabe von Science.

Duchenne-Muskeldystrophie ist eine Muskelschwund Krankheit, die man in 5.000 Neugeborenen Männer betrifft. Die genetische Störung ist auf dem x-Chromosom, so dass Mädchen mit zwei X-Chromosomen sind in der Regel mindestens eine funktionierende Kopie des Gens haben. Symptome treten in der Regel im Alter zwischen 3 und 5, wonach schreitet die Erkrankung schnell. Die meisten jungen sind nicht mit der Zeit gehen sie 12 sind, und sie brauchen schließlich eine Atemschutzmaske zu atmen. Die Lebenserwartung liegt zwischen 20 bis 30 Jahren.

Die genetische Störung verursacht durch das Fehlen von Dystrophin, ein entscheidender Bedeutung langen Proteinkette, die die Integrität der Muskeln unterhält. Dystrophin ist durch ein Gen mit fast 80 Protein-kodierenden Bereiche Exons genannt kodiert. Wenn sogar ein einzelnes Exon schlecht mutiert ist, wird nicht die Kette gebaut werden. Und ohne Dystrophin, Muskeln langsam verschlechtern.

Die restaurierte Produktion von Dystrophin (hellgrün) in den Muskelzellen von Mäusen. Bildnachweis: C. E. Nelson Et Al., 2015

Die Duke-Forscher unter der Leitung von Chris Nelson, Genetiker verwendet CRISPR/cas9, um die problematische DNA zu entfernen, die die Zellen produzieren Dystrophin verhindert hat.

CRISPR, ein Werkzeug, das vor drei Jahren entstanden ermöglicht es Wissenschaftlern, Genome mit unglaublicher Präzision und Flexibilität zu bearbeiten. Wie ein Mensch versucht, eine Puzzle zu lösen verwendet das System synthetischen DNA CRISPR genannt, um eine Genom auf der Suche nach der richtigen Stelle zu scannen. Ein Protein namens cas9 wirkt wie eine Schere durchschneiden die DNA.

Um diese genetischen Veränderungen liefern zu können, verwendet die Duke-Forscher eine Art von nicht-pathogenen Virus. "Eine große Hürde für die Bearbeitung von Gen ist Lieferung." Wir wissen, was Gene für bestimmte Krankheiten behoben werden müssen, aber das Gen Bearbeitungs-Tools, wo sie gehen müssen, ist eine große Herausforderung", sagte Nelson in einer Version. "Der beste Weg, die wir jetzt tun müssen ist Viren, nutzen, weil sie Milliarden von Jahren weiterentwickelt, um herauszufinden, wie man eigene virale Gene in Zellen ausgegeben haben."

Für die Studie die Forscher arbeitete mit genetisch veränderten Mäusen, die die schwächende Mutation auf einem der Exons das Dystrophin-gen hat. Die Wissenschaftler programmiert das neue CRISPR/cas9-System zum Herausfiltern von dysfunktionalen Exon, verlassen die körpereigene natürliche Reparatur-System um die verbleibenden gen wieder zusammen zu nähen. Das Ergebnis war eine verkürzte, aber funktionell, Version des Gens.

Um jeden Muskel zu erreichen, wurde das Virus in die Blutbahn der Mäuse injiziert. Die Ergebnisse zeigten messbare Korrekturen der Muskeln im ganzen Körper, einschließlich des Herzens – ein besonders wichtiges Ergebnis, bedenkt, dass Herzinsuffizienz wesentliche Ursache des Todes unter Duchenne-Patienten ist.

Jedoch die Mäuse, die die Therapie erhielten nicht wie normale Mäuse auf Muskeltests, so ist es keine Heilung. Das heißt, die Forscher glauben, es gibt viel Raum für Verbesserungen, und, die mehr als 80 Prozent der Menschen mit DMD könnten davon profitieren, dass eine fehlerhafte Exon entfernt.

"Es gibt immer noch eine erhebliche Menge an Arbeit zu tun, um dies auf eine menschliche Therapie zu übersetzen und Sicherheit zu demonstrieren", sagte Duke Forscher Charles A. Gersbach. "Aber diese Ergebnisse aus unserer ersten Experimente sind sehr spannend." Von hier aus werden wir das System zu optimieren, Bewertung den Ansatz bei schwereren Modellen von DMD und Bewertung von Effizienz und Sicherheit bei größeren Tieren mit dem Endziel des Erhaltens in klinischen Studien."

Zwei weitere Teams – alle arbeiten unabhängig voneinander – ähnliche Ergebnisse in ihrer Forschung erzielt. Diese Studien wurden von Eric Olson an der University of Texas Southwestern Medical Center und Amy Wager an der Harvard University.

Im Gegensatz zu den Bemühungen um die Keimbahn von Embryonen zu ändern kann diesen Ansatz zu einem lebendigen Wesen angewendet werden. Dies bedeutet, dass die genetischen Veränderungen können später im Leben eingeführt werden, und sie sind nicht vererbbar.

"Aktuelle Diskussion über die Verwendung von CRISPR genetische Mutationen in menschlichen Embryonen zu korrigieren hat zu Recht erzeugt erheblichen Besorgnis über die ethischen Implikationen eines solchen Ansatzes," sagte Gersbach "aber mit CRISPR Genmutationen in den betroffenen Geweben des kranken Patienten zu korrigieren ist nicht in der Diskussion. Diese Studien zeigen einen Weg, wo das möglich ist, aber gibt es noch eine beträchtliche Menge an Arbeit zu tun."

[New York Times, der Duke University Science AAAS]

Per e-Mail des Autors auf [email protected] und folgen ihm auf @dvorsky. Bild oben: Dystrophin (hellgrün) wird im Herzmuskel von normalen Mäusen (links), fehlt bei Mäusen mit DMD (Mitte) gesehen, und teilweise restauriert in Duchenne Mäuse behandelten mit CRISPR/Cas9 (rechts). Bildnachweis: C. E. Nelson Et Al., 2015