Zum ersten Mal wurde die Gen-Bearbeitung verwendet, um eine genetische Erkrankung eines Säugetiers erfolgreich zu heilen. Forscher der Carnegie Mellon University haben sich mit einem Team der Yale University zusammengetan, um eine Erkrankung einer Maus zu heilen.
Andere Gruppen, die sich mit genetischen Bearbeitungstechniken befassen, hoffen, dass die innovative Studie ein neues Licht auf die Behandlung genetischer Probleme werfen kann, während sich ein Fötus entwickelt. Diese Forschung könnte sich auf die über 8 Millionen Kinder auswirken, die jedes Jahr mit Geburtsfehlern oder anderen genetischen Störungen geboren werden. Diese Probleme treten häufig aufdurch Amniozentese entdeckt. Es gibt jedoch keine Behandlungsmöglichkeiten, um einem Baby bei der Entwicklung vor seiner Geburt zu helfen.
Diese Ergebnisse wurden in einer aktuellen Ausgabe von veröffentlicht. Naturkommunikation . Darin beschreibt das Team, warum dieser spezielle Prozess der Genbearbeitung so effektiv sein kann.
"Zu Beginn der Embryonalentwicklung teilen sich viele Stammzellen schnell. Wenn wir eine genetische Mutation frühzeitig korrigieren können, können wir den Einfluss der Mutation auf die Entwicklung des Fötus drastisch reduzieren oder sogar heilenZustand ", sagte Danith Ly, Professorin für Chemie am Mellon College of Science von Carnegie Mellon.
Das Team verwendete eine Peptidnukleinsäure-basierte Geneditierungstechnik, die zuvor eine genetische Bluterkrankung bei erwachsenen Mäusen geheilt hatte. Peptidnukleinsäuren oder PNAs sind synthetische Moleküle, die entstehen, wenn Forscher eine synthetische Proteinstruktur mit den Nukleobasen in DNA und DNA mischenRNA. Die in dieser Studie verwendeten PNAs wurden am Carnegie Mellon Center for Nucleic Acids Science and Technology CNAST erstellt, einem der weltweit führenden Unternehmen bei der Entwicklung dieser einzigartigen synthetischen Moleküle.
Um die PNA-Moleküle an den Ort einer genetischen Mutation zu bringen, verwendete das Team ein Nanopartikel, das die PNA zusammen mit der Donor-DNA zur Mutation trug. Die PNA-DNA identifizierte dann die Mutation und das PNA-Molekül bindet sich andie DNA, um die Doppelhelixstränge der DNA zu entpacken. Die Donor-DNA haftet sich dann an der mutierten DNA an. Dies bewirkt, dass die DNA der Zelle beginnt, den Fehler zu korrigieren, und stoppt somit die Mutation und beginnt, ihn zu korrigieren.
Die Forscher setzten den PNA-Komplex in das Fruchtwasser schwangerer Labormäuse ein. Alle Mäuse hatten Nachkommen, die eine Mutation im Beta-Globin-Gen trugen. Diese Mutation würde normalerweise zu Beta-Thalassämie führen - einer genetischen Bluterkrankung, die dieKörper, um die Menge an Hämoglobin, die es produziert, drastisch zu reduzieren.
Die Forscher injizierten die PNA nur einmal während der Tragezeit der Mäuse, und diese eine Injektion führte dazu, dass 6 Prozent der Mutationen sich selbst korrigierten. Dies sind jedoch alle Mäuse, die benötigt werden, um drastische Veränderungen und Verbesserungen des genetischen Zustands zu erfahren.Für die Forscher war es eine ausreichende Veränderung, die von der Erkrankung geheilten Mäuse in Betracht zu ziehen. Die Hämoglobinspiegel lagen nach den PNA-Injektionen alle in einem normalen Bereich, und die Forscher schätzten die Überlebensraten auf viel höhere Werte.
Das Team stellte außerdem fest, dass diese Art der Genbehandlung populären und kontroversen Gentherapien wie CRISPR / Cas9 vorzuziehen ist.
"CRISPR ist viel einfacher zu verwenden, was es ideal für Laboruntersuchungen macht. Die Fehler außerhalb des Standorts machen es jedoch weniger nützlich für Therapeutika", sagte Ly. "Die PNA-Technik ist idealer für Therapeutika. Sie schneidet nichtDie DNA bindet sich einfach daran und repariert Dinge, die ungewöhnlich erscheinen. Wir haben 50 Millionen Proben untersucht und konnten keinen externen Fehler finden, als wir unsere PNA-Gen-Editing-Technik verwendeten. "
Die Forscher möchten weiter untersuchen, was passiert, wenn die PNA während der Schwangerschaftsperiode eines Säugetiers mehrmals verabreicht wird. Sie möchten auch sehen, was passiert, wenn die PNA anderen Arten genetischer Mutationen ausgesetzt ist.