Розуміння генетичних порушень

Рідкі генетичні розлади, також відомі як захворювання сиріт, впливають на невеликий відсоток населення—в США, визначені як менше 200 000 пацієнтів за умови, а в Європі менше 1 у 2000 осіб. Незважаючи на їх індивідуальну мінливість, колективно мільйони у всьому світі живуть з цими дебілітаційними умовами. Вони викликані мутаційними речовинами в певних генах, часто спадані в Мендельських візках, і можуть впливати практично на кожну систему. Приклади включають Дученне м'язове дистрофія (ДДДД), хвороба Тай-Сах, хвороба Мисливця, хребцеве м'язове навантаження, і певні форми міозної хвороби

Збагачення генетичних методів редагування

Останні прориви в редагуванні генів пропонують трансформативний потенціал для виправлення причин кореневих захворювань. Замість управління симптомами ці технології спрямовані на відновлення, заміни або тиші, що мутовані гени. До найбільш помітних методів відносяться:

КРИСП-Кас9

CRISPR-Cas9 залишається найбільш широко прийнята платформа для редагування генів. Вона складається з керівництва РНК, яка поширює специфічну послідовність ДНК і ядро Кас9, що створює подвійне проникнення на цьому сайті. Механізми відновлення природних ДНК клітин, потім дозволяють зруйнувати ген (вія негомологічного кінця приєднується) або точної корекції (вія гомологічно-прямого ремонту). CRISPR-Cas9 використовується в преклініціальних дослідженнях і ранні клінічні випробування для порушень, таких як хвороба клітин і бета-таласемія.

База редагування

Базовий монтаж, розроблений Девідом Лю та колегами, дозволяє безпосередньо перетворювати одну пара ДНК в іншу без створення подвійної міцної перерви. Це досягається шляхом змивання каталітичного порушення знебоченої цитидинової або аденової деамінази ферменту. Базовий монтаж може виправити точки мутації, які обліковують приблизно 60% генетичних захворювань людини. Вона показала обіцянку у корекції мутацій, що викликає хребта м'язову атрофію, спадкової тиросінемії, а деякі форми хвороби хворого клітин.

Редагування

Первинне редагування є більш останнім досягненням, які можуть вставляти, видаляти або замінити певні послідовності ДНК з високою точністю. Він використовує випадаючу нікіза, що випускається на зворотному транскриптазі, направляються на керівництво з редагуванням RNA (pegRNA), яка зашифровує бажаний редаг. П'євне редагування не вимагає шаблону донорської ДНК і може обробляти невеликі вставки і видалення. Вона була продемонстрована в в вітро і в vivo для умов, таких як хвороба та кістичних фіброзів.

Застосування для генеруючих порушень

Методика редагування генів активно досліджені на десятки рідкісних генетичних порушень. Тут є ключові напрямки фокусу:

Дученне м'язова дистрофія (DMD)

DMD викликано мутації в гені дистрофіна, що веде до прогресуючої дегенерації м'язів. CRISPR-Cas9 використовується для відновлення дистрофіну шляхом пропускання мутованих ексонів (випробування) або виправлення читальної рами. Доставка в м'язову тканину залишається складним, але адено-асокіфікований вірус (AAV) вектори показали успіх в моделях кані. Клінічні випробування, використовуючи CRISPR для DMD, очікується найближчим часом.

Нейрологічні та нейродегенеративні розлади

Умови, такі як хвороба Мисливця, аксіаксія хребта хребта хребта, аміотрофічний бічний склероз (ALS) виникають з домінантних мутацій. Ген редагування може бути використана для інактивації мутантного алела (алеле-специфічний редагування) або для заміни дефектного гена. Останні роботи з використанням базового редагування в моделі хвороби Мисливця показало зменшення токсичного протеїну мисливського протеїну без відставних ефектів.

Посилені порушення крові

Хвороба клітковини і бета-таласемія є одними з найбільш розширених цілей для редагування генів. Виявлення вооо редагування кровохідного гемопоетичних стовбурових клітин з використанням CRISPR-Cas9 призвело до міцної клінічної вигоди на ранні випробування. Редагування гена BCL11A реагує феталь гемоглобін, що компенсує дефектний гемоглобін дорослого.

Метаболічні та живаючі захворювання

Рідкі метаболічні розлади, такі як фенілкетонурія, хвороба сечі, а гіпероксалурія викликані ферментними дефіцитами. У ліпідної наночастинної доставки базових редакторів скоригувала мутація в моделі мишки спадкової тиросінемії типу I.

Виклики та перспективи

Незважаючи на неординарний прогрес, потрібно подолати кілька родів, перш ніж редагувати генів, стає стандартною терапія для рідкісних генетичних порушень.

Доставка в цільові тканини

Ефективна і безпечна доставка залишається основним завданням. Вірусні вектори, як AAV, широко використовуються, але мають обмежену вантажопідйомність і можуть еліцитувати імунні відповіді. Невірусні варіанти, такі як ліпідні наночастинки і вірусні-подібні частинки, оптимізовані, але все ще вимагають поліпшення системної доставки до важкодоступних органів, як мозок і м'яз.

Від-Тарактициди та генотоксичність

Незмінені редагування в гомологічних послідовностях можуть порушити важливі гени або викликати хромосомні перепланування. Методи точності, такі як редагування, зниження ризику від зубного каменю, але rigorous Validation з використанням цілого знімку та обчислювальних інструментів, необхідні. Для довгострокових даних безпеки з клінічних досліджень є вирішальним.

Імунні відповіді

Обидва компоненти для редагування генів (Cas9, базові редактори) та вектори доставки можуть викликати імунні реакції, зменшити ефективність та позування ризиків безпеки. Стратегії включають в себе манізовані ферменти, трансентне імуносупресія та крадіжку наночастинок.

Етичні та нормативні характеристики

Редагування гермоліну залишається етичним змістом і в даний час заборонено для клінічних додатків у багатьох країнах. Тактичний редагування, однак, здійснюється відповідно до нормативного нагляду. Очистити рамки для згоди пацієнта, довгостроковий контроль і доступ до відповідальності, необхідні для того, щоб терапевтичні процедури були необхідні.

Персоналізація та масштабованість

Кожен рідкісний мутацій може знадобитися унікальний гід РНК або будівництво, що робить виробничий комплекс і вартість. Поспішає в модульних платформах і алгоритмах проектування може допомогти стандартизувати терапевтичні процедури, але персоналізована медицина для ультра-редагових порушень потребує інноваційних бізнес- і нормативних моделей, таких як клінічні дослідження Н-of-1.

Майбутнє Outlook

Геномонтаж поміщений для революції ландшафту лікування рідкісних генетичних порушень. Як поліпшуються технології доставки зрілих і профілів безпеки, ми можемо очікувати зростаючого трубопроводу клінічних випробувань і в кінцевому підсумку схвалені терапії. Комбінаційні підходи - виходячи з базового редагування для точкових мутацій, редагування для індел, і CRISPR-Cas9 для великих вилучення - поверніть широкий спектр мутацій. Крім того, розвиток в vivo редагування через невірусні вектори може включати одноразові процедури без необхідності трансплантації стовбурових клітин.

У найближчий декаплікацію може статися багато рідкісних генетичних порушень, які можуть бути використані навіть у найближчі десятиліття.

Ектернальні ресурси

  • Національний інститут генетичної інформації про хворобу здоров'я та хвороби Раре: https://rarediseases.info.nih.gov/
  • FLT: [FLT: 0] FDA[FLT: 1]
  • Клінічні дослідження.gov – Пошук генних випробувань: