Обратный диабет у мышей с помощью генетически отредактированных стволовых клеток, полученных от пациентов: CRISPR исправляет генетический дефект, чтобы клетки могли нормализовать уровень сахара в крови

Выводы исследователей из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи, предполагает, что метод CRISPR-Cas9 может быть многообещающим в качестве лечения диабета, особенно форм, вызванных мутацией одного гена, а также может однажды оказаться полезным у некоторых пациентов с более распространенными формами диабета, такими как тип 1. и введите 2.
Исследование опубликовано онлайн 22 апреля в журнале Science Translational Medicine.

Пациенты с синдромом Вольфрама заболевают диабетом в детстве или подростковом возрасте и быстро нуждаются в заместительной инсулиновой терапии, требующей инъекций инсулина несколько раз в день. У большинства из них развиваются проблемы со зрением и равновесием, а также другие проблемы, и у многих пациентов синдром способствует ранней смерти.

«Это первый раз, когда CRISPR был использован для исправления генетического дефекта пациента, вызывающего диабет, и успешного лечения диабета», – сказал один из старших исследователей Джеффри Р. Миллман, доктор философии, доцент медицины и биомедицинской инженерии Вашингтонского университета. «Для этого исследования мы использовали клетки пациента с синдромом Вольфрама, потому что теоретически мы знали, что будет легче исправить дефект, вызванный одним геном. Но мы рассматриваем это как ступеньку к применению генной терапии для более широкой популяции пациентов с диабетом."

Синдром Вольфрама вызван мутациями в одном гене, что дает исследователям возможность определить, может ли сочетание технологии стволовых клеток с CRISPR для исправления генетической ошибки также исправить диабет, вызванный мутацией.

Несколько лет назад Миллман и его коллеги обнаружили, как превращать стволовые клетки человека в бета-клетки поджелудочной железы.

Когда такие клетки сталкиваются с сахаром в крови, они секретируют инсулин. Недавно те же исследователи разработали новую технику более эффективного преобразования стволовых клеток человека в бета-клетки, которые значительно лучше контролируют уровень сахара в крови.
В этом исследовании они предприняли дополнительные шаги по получению этих клеток от пациентов и использованию инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9 на этих клетках для исправления мутации гена, вызывающего синдром Вольфрама (WFS1). Затем исследователи сравнили измененные геном клетки с секретирующими инсулин бета-клетками из той же партии стволовых клеток, которые не подвергались редактированию с помощью CRISPR.

В пробирке и у мышей с тяжелой формой диабета недавно выросшие бета-клетки, обработанные с помощью CRISPR, более эффективно секретировали инсулин в ответ на глюкозу. Диабет быстро исчез у мышей с помощью CRISPR-отредактированных клеток, имплантированных под кожу, и уровень сахара в крови животных оставался в пределах нормы в течение всех шести месяцев, за которыми они наблюдались. Животные, получавшие неотредактированные бета-клетки, оставались диабетиками. Их недавно имплантированные бета-клетки могут производить инсулин, но этого недостаточно, чтобы обратить вспять диабет.

«По сути, мы смогли использовать эти клетки для решения проблемы, создав нормальные бета-клетки, исправляя эту мутацию», – сказал старший научный сотрудник Фумихико Урано, доктор медицинских наук, Самуэль Э. Шехтер, профессор медицины и профессор патологии и иммунологии. "Это доказательство концепции, демонстрирующей, что исправляя дефекты генов, которые вызывают или способствуют развитию диабета – в данном случае в гене синдрома Вольфрама – мы можем создавать бета-клетки, которые более эффективно контролируют уровень сахара в крови. Также возможно, что, исправляя генетические дефекты в этих клетках, мы сможем исправить другие проблемы, с которыми сталкиваются пациенты с синдромом Вольфрама, такие как нарушение зрения и нейродегенерация."
В будущем использование CRISPR для исправления определенных мутаций в бета-клетках может помочь пациентам, у которых диабет является результатом нескольких генетических факторов и факторов окружающей среды, таких как тип 1, вызванный аутоиммунным процессом, который разрушает бета-клетки, и тип 2, который тесно связан с связано с ожирением и системным процессом, называемым инсулинорезистентностью.
«Мы взволнованы тем фактом, что смогли объединить эти две технологии – выращивание бета-клеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и использование CRISPR для исправления генетических дефектов», – сказал Миллман. «Фактически, мы обнаружили, что исправленные бета-клетки неотличимы от бета-клеток, полученных из стволовых клеток здоровых людей без диабета."

По словам исследователей, в будущем процесс создания бета-клеток из стволовых клеток должен стать проще. Например, ученые разработали менее интрузивные методы, создавая индуцированные плюрипотентные стволовые клетки из крови, и работают над получением стволовых клеток из образцов мочи.

«В будущем, – сказал Урано, – мы сможем взять несколько миллилитров мочи у пациента, сделать стволовые клетки, которые затем превратятся в бета-клетки, исправить мутации в этих клетках с помощью CRISPR, пересадить их обратно в пациента, и вылечите его диабет в нашей клинике. Генетическое тестирование у пациентов с диабетом поможет нам определить гены, которые необходимо исправить, что приведет к индивидуальной регенеративной генной терапии."

Оставьте комментарий