Second generation CFTR gene repair (Naprawy genu CFTR drugiej generacji)

Second generation CFTR gene repair (Naprawy genu CFTR drugiej generacji)
29 stycznia 07:10 2014 Print This Article

Investigating the permanent correction of more than 80% of mutations causing disease in human cystic fibrosis cells.Ashampoo_Snap_2014.01.29_07h04m03s_001_

Illustration of cutting DNAThe Trust is funding a study, led by Dr Patrick Harrison at University College Cork, looking at developing the next generation of genetic therapy for cystic fibrosis. If successful, this study will allow permanent correction of more than 80% of cystic fibrosis mutations in cultured lung cells.  

The human genome contains the recipe for life. While minor changes to the recipe make life interesting, some changes can cause genetic diseases like cystic fibrosis. When baking, the typing error “bake at 170°C” instead of “bake at 180°C” wouldn’t make much difference, whereas “cool for two hours” versus “cook for two hours” could spoil everything. Cystic fibrosis is caused by tiny, yet crucial ‘typing’ errors in the CFTR gene and the ultimate goal of gene therapy is to stop and reverse the disease in an individual by correcting these ‘typos’ to restore normal CFTR gene function.

The aim of conventional gene therapy is to achieve this by ‘gene addition’, which means putting an additional copy of the correct gene into the cells. This can be likened to sticking a recipe correction into the front of a cook book which contains the typing error. However, although gene addition has worked well in isolated cystic fibrosis cells it has not yet been as successful in cystic fibrosis patients.

Gene addition also has some potential limitations:

  • it only puts some of the missing information back – like the correction note, there’s not enough room for all the information so the full instructions are not included; and
  • gene addition is not permanent, just as added inserts eventually fall out of books.

An alternative to gene addition is to actually repair the gene. In 2012 Dr Harrison and his colleagues developed this technique and showed it could permanently correct the most common F508del mutation in cystic fibrosis cells. The new study is to investigate a ‘second generation’ approach to gene repair; looking at whether it is possible to repair a much wider range of mutations within the gene by effectively cutting out a stretch of DNA where the six most common CF-causing mutations (and more than 80% of the rarer ones) are located, and replacing this region with the normal sequence.

The corrected stretch of DNA is delivered into the cells in exactly the same way as it is for traditional gene therapy, and once inside the cell it then makes its way to where the DNA is stored. The stretch of DNA containing the mutation is identified and tiny ‘cellular scissors’ called nucleases then cut out the mutated stretch of DNA and replace it with the new stretch of DNA. The advantage of gene repair over gene addition is that the correction lasts for the lifetime of the cell and the protein is made as and when the cell needs it, meaning that you end up with a cell that looks and behaves exactly the same as a healthy cell.

In our analogy, this would be like cutting out the page containing the typing error and replacing it with a new, permanently corrected one. Of course this is much more difficult than just adding a note in the front, and similarly gene repair has more technical challenges to overcome than gene addition. The main technical challenge with gene repair is finding the section of DNA that needs to replaced and getting the scissors to the right place. Until recently this has been done with molecules called Zinc Finger Nucleases, which recognise certain ‘landmarks’ in the DNA. The nearer the landmark is to the stretch of DNA to be replaced, the more successful the gene repair is; unfortunately the nearest landmark for lots of cystic fibrosis mutations is still further than ideal, which makes the process of gene repair quite inefficient.

It is vital to have efficient gene repair because the more individual cells that can have their gene corrected, the more likely it is to lead to a clinical benefit in the lungs. Dr Harrison will therefore also be using a new technique which uses a system called CRISPR/Cas9 to recognise the DNA. This system has the advantage that it can be designed to recognise virtually any region in the DNA, making it possible to direct the scissors very close to the mutations and hopefully increase the efficiency of the gene repair.

While this work aims to confirm the technique works in individual cystic fibrosis cells, there are a number of additional steps before this approach can be tried in CF patients. However, a similar strategy has proved successful in a pre-clinical model of haemophilia, and a first generation gene repair strategy has already entered into early stage clinical trials for another disorder.

Dr Harrison said: “Second generation gene repair strategies combine the advantages of gene addition (correction of a wide range of mutations) and gene repair (permanent correction and normal gene expression). If we can provide proof-of-principle that it works in human cells, and establish that genetic correction also results in functional correction, the next step is to verify long-term stability and safety.”


Tłumaczenie na język polski- – translator Google

Naprawy gen CFTR drugiej generacji

Bada stałe korekty ponad 80% mutacji powodujących chorobę w ludzkich komórkach zwłóknienie torbielowate.

Ilustracja cięcia DNA

Zaufanie finansuje badania, prowadzone przez dr Patrick Harrison na University College Cork, patrząc na rozwój nowej generacji terapii genetycznej dla mukowiscydozy. Jeśli się powiedzie, to badanie pozwoli stałe korekty więcej niż 80% mutacji zwłóknienie torbielowate hodowanych komórek płuc.  Ludzki genom zawiera przepis na życie. Chociaż niewielkie zmiany w recepturze uczynić życie ciekawe, niektóre zmiany mogą powodować choroby genetyczne, jak mukowiscydoza.Podczas pieczenia, błąd w druku „piec w temperaturze 170 ° C” zamiast „piec w temperaturze 180 ° C” nie robi dużej różnicy, natomiast „ch przez dwie godziny” versus „gotować przez dwie godziny” może wszystko popsuć. Mukowiscydoza jest spowodowana przez małe, ale istotne „wpisując” błędy w genie CFTR i ostatecznym celem terapii genowej jest, aby zatrzymać i odwrócić chorobę u osobnika o sprostowanie tych „literówek”, aby przywrócić normalne funkcjonowanie genu CFTR. celem konwencjonalna terapia genowa jest to osiągnąć poprzez „dodanie genów”, co oznacza wprowadzenie dodatkowych kopii prawidłowego genu do komórek. Można to porównać do naklejania receptura korekcyjna do przodu książki gotowania zawierającego błąd pisania. Jednak, chociaż dodatek gen działa dobrze w izolowanych komórkach zwłóknienie torbielowate to jeszcze nie było tak skuteczne u pacjentów z mukowiscydozą.Gene dodatek ma także pewne potencjalne ograniczenia:

  • stawia tylko niektóre z brakujących informacji z powrotem – jak noty korekty, nie ma wystarczająco dużo miejsca dla wszystkich informacji, tak pełne instrukcje nie są zawarte, a
  • Dodanie gen nie jest stałe, podobnie jak wkładki końcu dodaje wypadają książek.

Alternatywą dodaniem genu jest właściwie naprawy genu. W 2012 roku dr Harrison i jego koledzy rozwinął tę technikę i pokazał to może trwale poprawić najczęściej F508del mutacji w komórkach zwłóknienie torbielowate. Nowe badania jest zbadanie podejścia „drugiej generacji” do naprawy genów, patrząc na tego, czy jest to możliwe do naprawy znacznie szerszy zakres mutacji w obrębie genu przez wycinania odcinek DNA, w którym sześć najczęstsze mutacje powodujące CF (więcej niż 80% z nich rzadkich) są usytuowane i zastąpienie tego regionu z normalną sekwencję. poprawione odcinek DNA dostarczane do komórek w taki sam sposób, jak w przypadku tradycyjnej terapii genowej i w środku Następnie komórki czyni drogę do miejsca, gdzie przechowywany jest DNA. Odcinka DNA zawierającego mutację zidentyfikowano i Tiny ‚Cellular’ nożyczki zwane Nukleazy następnie wyciąć zmutowany odcinek DNA i zastąpić go nowym odcinku DNA. Zaletą genów naprawy ponad Oprócz genu jest to, że korekta trwa przez całe życie komórki i białka jest w momencie, gdy komórka potrzebuje go, co oznacza, że możesz skończyć z celi, który wygląda i zachowuje się dokładnie tak samo jak zdrowe komórek. W naszej analogii, to byłoby jak wycinanie stronę zawierającą błędu literowego i zastąpienie go nowym, trwale skorygowany jednym. Oczywiście jest to o wiele trudniejsze, niż tylko dodanie notatki z przodu, podobnie naprawy gen ma więcej problemów technicznych do pokonania niż Oprócz genów. Głównym wyzwaniem technicznym z naprawy genów jest znalezienie odcinek DNA, który trzeba wymienić, a nożyce się we właściwym miejscu. Do niedawna to zostało wykonane z cząsteczek zwanych palca cynkowego NUKLEAZY, które uznają pewne „punkty orientacyjne” w DNA. Bliżej zabytkiem jest do odcinka DNA, które mają być zastąpione, bardziej skuteczne naprawy gen jest;. Niestety najbliższy punkt dla wielu mutacji zwłóknienie torbielowate jest jeszcze bardziej niż idealne, co sprawia, że proces naprawy genów zupełnie nieefektywne Jest ważne, by mieć sprawną naprawę genów, ponieważ bardziej pojedyncze komórki, które mogą mieć ich gen poprawione, bardziej prawdopodobne jest to, aby doprowadzić do korzyści klinicznych w płucach. Dr Harrison będzie zatem również za pomocą nowej techniki, która wykorzystuje system zwany CRISPR/Cas9 rozpoznawania DNA. System ten ma tę zaletę, że może on być przeznaczony do rozpoznania praktycznie dowolny region DNA, co pozwala na bezpośrednie nożyc bardzo zbliżone do mutacji i z nadzieją zwiększenia efektywności naprawy genów.   Podczas tej pracy jest sprawdzenie prace technika W poszczególnych komórkach zwłóknienie torbielowate, istnieje wiele dodatkowych etapów przed to podejście może być wypróbowany u pacjentów z CF. . Jednak, podobnie strategia okazała się skuteczna w klinicznym modelu hemofilii i strategii naprawy genów pierwszej generacji wszedł już w stadium prób klinicznych dla innego wczesnego zaburzenia Dr Harrison powiedział: „drugiej generacji strategii naprawy gen łączą zalety Dodanie genu (korekcja szeroki zakres mutacji) i naprawy genu (stały korekcji i normalnej ekspresji genu). Jeśli możemy dostarczyć proof-of-zasadą, że to działa w komórkach ludzkich, i ustalić, że korekta genetyczna powoduje także korekcji funkcjonalnej, następnym krokiem jest sprawdzenie stabilności i długoterminowego bezpieczeństwa. „



[wysija_form id=”5″]



view more articles

About Article Author

write a comment

0 Comments

No Comments Yet!

You can be the one to start a conversation.

Add a Comment

Your data will be safe! Your e-mail address will not be published. Other data you enter will not be shared with any third party.
All * fields are required.

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.