Forscher haben einen Weg gefunden, um das fehlerhafte Gen zu reparieren, das Sichelzellenkrankheit verursacht, was sie vorschlagen, ist ein bedeutender Schritt vorwärts bei der Suche nach einer lebensfähigen Gentherapie.

Die Forscher schlagen vor, ihre Studie - wo sie CRISPR Gen-Editing verwendet, um einen fehlerhaften DNA-Streifen zu reparieren - ist ein Beweis für das Konzept, dass der Ansatz Sichelzelle und andere blutige genetische Krankheiten reparieren kann.

In einer Studie veröffentlicht in Natur , Berichten sie, wie - mit dem CRISPR-Gen-Editing-Tool - das Gen in Stammzellen von kranken Patienten korrigiert und zeigte, dass sie rote Blutzellen in der Lage sein könnten, funktionierendes Hämoglobin zu produzieren. Sie verpflanzten auch die Stammzellen in Mäuse und fanden sie in ihren Knochenmark Monate später gedeihen.

Sichelzellkrankheit ist eine Gruppe von erblichen Erkrankungen, bei denen rote Blutkörperchen anomale, harte und klebrige, sichelförmige oder sichelförmige Formen anstelle von normalen, flexiblen, scheibenförmigen Formen bilden.

Die Sichel rote Blutkörperchen haften an Gefäßwänden und verursachen Blockaden, verlangsamen den Blutfluss und stoppen Sauerstoff, der nahe gelegene Gewebe erreicht. Dies kann Schmerzen und Schäden an Gewebe und Organen verursachen. Auch Sichelzellen sterben schneller als normale rote Blutkörperchen, wodurch das Risiko einer Anämie, die auch Organe schädigen kann.

Die Krankheit wird durch eine einzige Mutation in einem Gen verursacht, das für eine Proteinkette im Hämoglobin kodiert - das Molekül in roten Blutkörperchen, die Sauerstoff tragen. Das fehlerhafte Hämoglobin bildet steife Stäbchen in der roten Zelle und macht sie halbmondförmig.

Sichelzellkrankheit betrifft Millionen von Menschen auf der ganzen Welt. Die Zahl der Amerikaner, die mit ihm leben, ist nicht bekannt, aber Schätzungen deuten darauf hin, dass es etwa 100.000 ist.

Kinder, die mit Sichelzellenkrankheiten in Ländern mit hohem Einkommen geboren sind, überleben in der Regel und können weiterleben und die meisten Aktivitäten genießen, die andere Menschen tun. Doch in Ländern mit niedrigem Einkommen sterben Kinder, die mit der Krankheit geboren sind, typischerweise, bevor sie ihren fünften Geburtstag erreichen.

Gentherapie und das Versprechen von CRISPR

Seit den frühen Anfängen in den 1980er Jahren war die Gentherapie ein heiliger Gral unter Forschern, die nach Weisen suchen, um genetische Störungen zu heilen oder zu behandeln.

CRISPR ist ein relativ neues Gen-Editing-Tool, das "eine Revolution in der Genomtechnik in lebenden Systemen auslösen soll". Forscher bevorzugen CRISPR älteren Methoden, weil es einfacher und schneller ist.

Die Technik ist eine Art von molekularen Scheren, die fehlerhafte DNA-Streifen herausschneiden, so dass sie durch korrigierte Versionen mit anderen Werkzeugen ersetzt werden können.

Matthew H. Porteus, Associate Professor für Pädiatrie an der Stanford University, CA, und Senior Autor der neuen Studie, hat versucht, Möglichkeiten, um Sichel-Zell-Gene mit Gen-Editing-Technologie für mehrere Jahre Ziel.

Er sagt mit der neuen CRISPR-Technologie, sie können viel schneller und effektiver arbeiten und die Zeit der Experimente deutlich reduzieren.

"Wir haben ein halbes Dutzend Jahre damit verbracht, das Beta-Globin-Gen mit der alten Technologie auszurichten", bemerkt er und fügte hinzu, dass sie innerhalb einer Woche nach CRISPR ein Gen-Editing-Tool haben, das viel besser war.

Für ihre neue Studie nahmen Prof. Porteus und sein Team hämatopoetische Stammzellen aus dem Blut von Patienten mit Sichelzellkrankheit und korrigierten das fehlerhafte Gen mit CRISPR, um einen DNA-Streifen und einen Virus zu entfernen, um die richtige Version einzufügen. Hämatopoetische Stammzellen sind Stammzellen, die Blutzellen bilden.

Sie konzentrierten die menschlichen hämatopoetischen Stammzellen, so dass 90 Prozent das korrigierte Sichelzellgen trug und sie dann in junge Mäuse injizierten.

Nachweis des Konzepts, dass Gen-Editing Sichelzelle reparieren kann

Prof. Porteus sagt, dass die hämatopoetischen Stammzellen die Fähigkeit haben, aus dem Blutkreislauf ins Knochenmark zu reisen, wo sie dann "einrichten und anfangen, andere Blutzellen zu machen".

Sechzehn Wochen nach der Transplantation fanden die Forscher, dass die Stammzellen im Knochenmark der Mäuse gedeihen konnten.

Eine Gentherapie für Sichelzellkrankheit müsste nicht alle Sichelzellen eines Patienten ersetzen, erklärt Prof. Porteus. Sie brauchen nur eine ausreichende Menge an normalen Zellen. Patienten, deren Sichelzellen unter 30 Prozent liegen, zeigen keine Symptome einer Erkrankung.

Die Forscher müssen nun ihre Entdeckung durch eine Reihe von Tests zu nehmen, damit sie die Sicherheitsaspekte der neuen Gen-Editing-Tool zu untersuchen.

Das wird kein Mittel sein - keine CRISPR-bearbeiteten Gene wurden bisher auf Sicherheit oder Wirksamkeit in klinischen Studien getestet. Eine besondere Herausforderung besteht darin, potenzielle so genannte "off-target" -Effekte zu überwinden, bei denen die molekularen Scheren versehentlich das falsche Stück DNA ausschneiden.

Prof. Porteus sagt, dass Stanford die Infrastruktur baut, damit sie beginnen können, ihre Erkenntnisse aus dem Labor herauszuholen und sie in die Arten von Systemen zu verfassen, die für die Gentherapie für die Patienten benötigt werden.

Denn jetzt können er und sein Team sagen, dass ihre genbearbeiteten menschlichen hämatopoetischen Stammzellen sich wie normale, gesunde menschliche hämatopoetische Stammzellen verhalten.

Sie schlagen vor, ihre Ergebnisse sind Beweis des Konzepts, dass mit Gen-Editing kann Sichelzelle und andere blutige genetische Krankheiten wie Thalassämie reparieren.

Was wir endlich gezeigt haben, ist, dass wir es schaffen können. Es ist nicht nur an der Tafel. Wir können Stammzellen von einem Patienten nehmen und die Mutation korrigieren und zeigen, dass diese Stammzellen in rote Blutkörperchen verwandeln, die nicht mehr sickled Hämoglobin machen."

Prof. Matthew Porteus

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