Nueva terapia génica restaura la proteína distrofina en pacientes con distrofia muscular de Duchenne



Los científicos de UT Southwestern emplearon con éxito un nuevo tipo de terapia génica para tratar ratones con distrofia muscular de Duchenne (DMD), utilizando exclusivamente herramientas basadas en CRISPR-Cas9 para restaurar una gran parte de la proteína distrofina que falta en muchos pacientes con DMD.

El enfoque, descrito hoy en línea en la revista Avances científicos, podría conducir a un tratamiento para la DMD e informar el tratamiento de otras enfermedades hereditarias.

Miles de mutaciones diferentes causando Se han identificado los Duchenne, pero tienden a agruparse en ciertas partes del gen de la distrofina “.

Eric Olson, Ph.D., profesor y presidente fundador, Biología Molecular, UT Southwestern

Olson también es el líder del estudio.

Algunas de estas mutaciones provocan células musculares a producir corto, versión menos funcionals de El distrofina proteína. “El poder de nuestro método es que no necesita una nueva estrategia de edición de genes para cada paciente con una nueva mutación; puede corregir múltiples mutaciones diferentes con un consolidado Acercarse. ”

Olson y sus colegas aprovecharon el hecho de que el enorme gen de la distrofina está compuesto por muchos segmentos diferentes, llamados exones, algunos de los cuales son prescindibles. En aproximadamente el 8 por ciento de los niños con DMD, falta casi la mitad de la proteína distrofina debido a mutaciones en el exón 51 que hacen que el cuerpo detenga la producción de proteínas.

Los investigadores desarrollaron múltiples estrategias exitosas de edición de genes de nucleótidos CRISPR-Cas9 para omitir la señal errante de “parada”, restaurando la producción del 97 por ciento de la proteína. Algunas estrategias funcionaron eliminando exones vecinos, mientras que otras utilizaron pequeñas adiciones o sustracciones genéticas para volver a encarrilar la producción de proteínas.

Cuando los investigadores utilizaron el nuevo enfoque en ratones con mutaciones de distrofina, las copias funcionales de la distrofina regresaron a más de la mitad de todas las fibras musculares de las piernas en tres semanas. Además, el grupo demostró que podían usar células aisladas de ratones o humanos con DMD para probar si el enfoque sería exitoso para un paciente en particular antes del tratamiento.

Se induce a las células aisladas a convertirse en células madre pluripotentes inducidas (células iPS) y luego las células del corazón. En un plato, los investigadores pueden observar si el programa de edición de genes ayuda a que las células del corazón funcionen mejor.

“Utilizando cardiomiocitos derivados de células iPS de pacientes con DMD, probamos rápidamente nuestros enfoques de edición de genes de nucleótidos, demostrando la recuperación de la proteína distrofina”, dice Francesco Chemello, Ph.D., investigador postdoctoral en el laboratorio Olson y primer autor del papel.

La DMD afecta aproximadamente a uno de cada cinco mil hombres al nacer y conduce a un empeoramiento progresivo de la debilidad muscular en la primera infancia. La enfermedad es causada por una de más de 7,000 mutaciones diferentes en el gen de la distrofina, una proteína que normalmente actúa como un andamio para sostener las fibras musculares. Sin una distrofina completamente funcional, los músculos esqueléticos y cardíacos de las personas con DMD se degeneran con el tiempo y eventualmente conducen a la muerte.

La terapia génica informada en el estudio aún no está lista para humanos con DMD. Primero se necesitan más estudios de seguridad en animales, así como más trabajo para optimizar el virus que transporta la maquinaria de edición de genes a las células musculares y cardíacas. Pero al demostrar que múltiples estrategias CRISPR-Cas9 pueden corregir una mutación, los investigadores han ampliado la caja de herramientas de posibles opciones de terapia génica para la DMD.

“Cada célula del cuerpo humano tiene 3 mil millones de letras de secuencia de ADN en su genoma, y ​​este método hace posible corregir grandes deleciones en el DMD gen intercambiando específicamente una de estas letras “, dice Olson.” Ese nivel de especificidad y eficiencia es notable “.

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