16:00 
Команда исследователей под руководством Луиджи Нальдини из Института генной терапии Telethon Сан-Раффаэле (SR-Tiget) разработала новую стратегию, позволяющую значительно повысить точность и безопасность редактирования генов CRISPR-Cas9 в стволовых клетках крови человека, потенциально преодолевая один из основных барьеров, ограничивающих более широкое клиническое применение методов редактирования генома.
Исследование, опубликованное в Nature Biotechnology, представляет SMArT («Отбор с помощью искусственных трансактиваторов»), инновационную платформу, которая обеспечивает целевую интеграцию кассеты размером с ген и проверяет результат процедуры. Эту стратегию можно использовать для обогащения отредактированных гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников (HSPC) до почти чистоты, одновременно избирательно удаляя клетки, несущие непреднамеренные и потенциально вредные геномные изменения, возникающие во время редактирования.
Работу возглавляли Луиджи Нальдини, директор SR-Tiget, и Самуэле Феррари, а первыми авторами были Даниэле Канарутто и Мартина Фьюмара.
Редактирование CRISPR-Cas9 изменило область исследований. генетическая медицина, позволяющая целенаправленно модифицировать гены, вызывающие заболевания. Первые методы лечения на основе CRISPR, в том числе exagamglogene autotemcel (Casgevy) для лечения серповидноклеточной анемии и трансфузионно-зависимой бета-талассемии, уже получили одобрение регулирующих органов во многих странах, что стало исторической вехой в терапии редактирования генома. Однако, несмотря на эти достижения, проблемы безопасности остаются. Когда CRISPR-Cas9 разрезает ДНК, клетки могут восстанавливать разрыв непреднамеренным образом, иногда вызывая хромосомные аберрации и перестройки, которые могут нести неизвестный риск с точки зрения безопасности.
Более того, Casgevy — это препарат, основанный на нокауте целевого гена посредством доставленного разрыва ДНК. И наоборот, целевая интеграция кассет ДНК в разрыв была до сих пор недостижима из-за ограниченной эффективности, поскольку результат целевой интеграции противоречит другим результатам редактирования. SMArT решает эту проблему, проверяя достижение запланированного результата, тем самым обеспечивая обогащение клеток с целевой интеграцией до 100% чистоты. Важно отметить, что эта повышенная эффективность также приводит к улучшению профиля безопасности.
Такие непредвиденные последствия, такие как большие делеции последовательностей ДНК, стали одним из наиболее важных ограничений для более широкого применения редактирования генов, особенно в стволовых клетках, предназначенных для трансплантации. С помощью SMArT мы стремились создать интеллектуальную систему селекции, способную идентифицировать и обогащать только те клетки, которые достигли желаемой генетической коррекции, исключая при этом клетки, несущие потенциально опасные изменения».
Луиджи Нальдини, Институт генной терапии Сан-Раффаэле Телетон
Исследователи разработали три все более сложные конфигурации SMArT, которые действуют как временные синтетические системы «И-ворота». Только клетки одновременно осуществляют намеченную интеграцию на мишени и сохраняют целостность целевой локус временно активирует селектируемый маркер, обеспечивая очистку правильно отредактированной популяции.
В доклинических моделях обогащение SMArT создавало очень чистые популяции отредактированных стволовых клеток крови, заметно уменьшая при этом наличие крупных делеций и других нежелательных результатов редактирования. После трансплантации мышам с иммунодефицитом выбранные клетки успешно приживлялись и генерировали долгосрочный гемопоэз у человека. Важно отметить, что селектор, используемый для выделения правильно отредактированных клеток, экспрессировался только временно. становится необнаружимым после приживления, оставляя после себя «чистый» отредактированный трансплантат.
«Нашей целью было не просто повысить эффективность редактирования, но и фундаментально переосмыслить способы контроля качества отредактированных клеточных продуктов», — сказал Сэмюэле Феррари, соавтор исследования. «SMArT представляет программируемую структуру, которая может одновременно повысить точность, снизить генотоксическую нагрузку и сохранить функциональный потенциал стволовых клеток».
Исследование сосредоточено на стратегии терапевтического редактирования генов при тяжелых наследственных иммунных нарушениях, включая тяжелый комбинированный иммунодефицит, сцепленный с Х-хромосомой (SCID-X1) и синдром гипер-IgM 1, но авторы полагают, что этот подход может широко применяться в различных платформах редактирования генов и областях заболеваний.
Одна из самых передовых версий технологии, SMArT-3, использует единую полифункциональную программируемую регуляторную систему на основе CRISPR для временного обнаружения правильной геномной интеграции и временной активации. эндогенные гены, которые могут улучшить приживление стволовых клеток.
«Редактирование генов часто называют точной геномной хирургией, но биология более сложна, чем первоначально предполагалось», — сказал Даниэле Канарутто, соавтор исследования. «SMArT помогает отличить клетки, которые действительно достигли запланированного терапевтического результата, от тех, которые прошли альтернативные процессы восстановления.
