Sammanfattning
- Forskare behandlade sicklecellsjukdom hos möss genom att direkt redigera den defekta hemoglobingenen som orsakar denna sjukdom.
- Dessa resultat kan leda till en engångsbehandling för sigdcellsjukdom med färre biverkningar än andra behandlingsmetoder under utveckling.
Sickle cell disease (SCD) är en genetisk störning som orsakas av en mutation i båda kopiorna av en persons HBB-gen. Denna gen kodar för en komponent av hemoglobin, som är det syrebärande proteinet i röda blodkroppar. Mutationen får hemoglobinmolekyler att hålla ihop och skapa seglformade röda blodkroppar. Denna process kan leda till blodcellsbrott, anemi, återkommande smärta, immunbrist, organskador och tidig död. Benmärgstransplantationer kan bota SCD, men lämpliga givare är svåra att få tag på. Transplantationsförfarandet medför också risker för farliga biverkningar.
Flera nya behandlingsmetoder för sicklecellsjukdomar är för närvarande under utveckling. Dessa metoder involverar genredigering av patientens egna benmärgsceller för att producera normalt fungerande hemoglobin. Dessa behandlingsmetoder undviker riskerna med benmärgstransplantationer. Men dessa metoder medför också egna risker eftersom de involverar införande av nytt DNA och klyvning av befintliga DNA-strängar.
Ett team av forskare, ledt av Dr. David Liu vid Broad Institute och Dr Mitchell Weiss och Dr. Jonathan Yen vid St. Jude Children’s Hospital i USA, utvecklade en metod som undviker några av riskerna med andra metoder för genredigering. Denna metod använder en molekylär teknik som kallas basredigering, som ändrar en enda bokstav i genomet utan att skära något DNA.
Vid sicklecellsjukdom ersätter en T en A vid en nyckelplats i HBB-genen. Medan basredigering inte kan vända denna ändring kan den istället konvertera T till en C. Denna åtgärd producerar en naturligt förekommande, icke-patogen variant av hemoglobin som kallas Hb-Makassar. Forskarna designade ett molekylärt verktyg som kallas en adeninbasredigerare, som känner igen den muterade delen av genen och omvandlar T till en C.
Forskarna använde adeninbasredigeraren på blodbildande stamceller från humana SCD-patienter. Upp till 80% av cellerna hade sigdcellshemoglobingenen omvandlad till Makassar-varianten. För testning transplanterade teamet de redigerade mänskliga cellerna i en musmodell av SCD. Vid 16 veckor efter transplantation hade 68% av de donator-härledda stamcellerna HBB-gener redigerats till Hb-Makassar. Röda blodkroppar härrörande från dessa stamceller hade signifikant minskat sickling.
Eftersom mänskliga röda blodkroppar inte kan överleva hos möss tillräckligt länge för omfattande testning tog teamet nästa stamceller från en SCD-musmodell, redigerade dem och transplanterade de redigerade cellerna i en annan uppsättning möss. Efter 16 veckor utgjorde Makassar-varianten nästan 80% av hemoglobinet i de mottagande mössen. Kontrollmöss som fick oredigerade celler hade karaktäristiska SCD-symtom: anemi, onormala blodkroppsräkningar, sigdformade röda blodkroppar och en förstorad mjälte. Möss med tanke på de redigerade stamcellerna hade förbättrat symtomen kraftigt.
Forskarna tog benmärg från mössen som hade fått de redigerade stamcellerna och transplanterade den i en ny uppsättning möss. De nya mottagarna hade friska blodceller, vilket bekräftade hållbarheten för genredigeringen. Forskarna bestämde vidare att redigering av minst 20% av SCD-genkopior var tillräckligt för att upprätthålla friska blodmått. De upptäckte inga biverkningar hos mössen från genredigeringsprocessen.
”Tillvägagångssättet ger löfte som grund för en engångsbehandling eller kanske till och med en engångsbota för sigdcellsjukdom”, säger Liu.
Teamet arbetar nu med att utveckla konceptet vidare, med det slutliga målet att nå patienter.
.
