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Más aprobados terapias genéticas hoy, incluidos aquellos que involucran CRISPR-Cas9, hacen su magia en células se eliminan del cuerpo, después de lo cual las células editadas se devuelven al paciente.
Esta técnica es ideal para apuntar a las células sanguíneas y actualmente es el método empleado en CRISPR recientemente aprobado. gen terapias para enfermedades de la sangre como la anemia de células falciformes, en las que se reinfunden células sanguíneas editadas a los pacientes después de que la quimioterapia haya destruido su médula ósea.
Un nuevo método de administración de precisión para CRISPR-Cas9, publicado en enero de 11 en la revista Nature Biotechnologyhabilita edición de genes en subconjuntos muy específicos de células mientras aún están en el cuerpo: un paso hacia un método de administración programable que eliminaría la necesidad de destruir la médula ósea y el sistema inmunológico de los pacientes antes de administrarles células sanguíneas editadas.
El método de entrega, desarrollado en la Universidad de California, Berkeley, laboratorio de Jennifer Doudna, coinventora de CRISPR-Cas9 genoma, edición, implica envolver la edición Cas9 proteínas y ARNs guía en una burbuja de membrana que ha sido decorada con trozos de anticuerpos monoclonales que se dirigen a tipos específicos de células sanguíneas.
Como demostración, Jennifer Hamilton, investigadora de CRISPR en el laboratorio Doudna del Innovative Genómica Institute (IGI), se centró en una célula del sistema inmunológico, una célula T, que es el punto de partida de un revolucionario células cancerosas tratamiento llamado terapia de células T con receptor de antígeno quimérico (CAR). Hamilton y sus colegas trataron ratones vivos que habían sido equipados con un sistema inmunológico humanizado y convirtieron sus células T humanas en células T CAR capaces de localizar y eliminar otra clase de célula inmune, una célula B.
La hazaña fue una prueba de principio, dijo Hamilton, que muestra el potencial de utilizar este método de transporte (vehículos de entrega envueltos) para apuntar y editar células sanguíneas y potencialmente otros tipos de células en animales vivos (in vivo) y, eventualmente, los humanos.
"Nuestro enfoque implica multiplexar moléculas objetivo, es decir, tener dos o más moléculas objetivo en nuestras partículas que interactúan con su célula objetivo algo así como una puerta AND en una computadora", dijo Hamilton, refiriéndose a los circuitos lógicos que operan sólo cuando ocurren dos eventos. simultáneamente. “Pudimos lograr una administración más eficaz cuando las partículas se unieron mediante dos interacciones entre anticuerpos y ligandos. Después de tratar ratones con vectores dirigidos a células T, observamos ingeniería genómica en nuestro tipo de célula de interés, las células T, y no en los hepatocitos del hígado”.
La focalización altamente específica es difícil para todos los métodos de introducción de genes en las células, dijo. Las células del hígado, en particular, a menudo utilizan vehículos de transporte dirigidos a otros lugares.
Hamilton y su equipo están investigando una de varias técnicas experimentales para administrar terapias genéticas. Muchos emplean la capa exterior de encapsulado. virus — los virus se vacían y se rellenan con correctivo transgenes o herramientas de edición de genes como CRISPR-Cas9. Otros métodos, incluido uno que están explorando los investigadores del IGI, se basan en la inyección directa de proteínas Cas9 que penetran las células en ratones para lograr la edición del genoma.
Hamilton, que estudió virus con envoltura como la influenza para su doctorado, se centró en diseñar esa clase de virus porque tienen una capa exterior más flexible, que consiste en la membrana exterior de la célula de la que brotaron.
En una publicación de 2021, demostró que la envoltura exterior de una vacuna VIH-1 virus, que había sido destripado y llenado con Cas9 y que ella llamó partícula similar a un virus (VLP), podía editar células T en cultivo (ex vivo) y convertirlas en células CAR T. Desde entonces, ha alterado tanto la envoltura viral que ahora se refiere a ellos como vehículos de entrega envueltos o EDV.
Un aspecto clave de los VED es que sus envolturas exteriores pueden decorarse fácilmente con más de un fragmento de anticuerpo o ligando de direccionamiento, lo que mejora enormemente la especificidad de direccionamiento. Otros vehículos de administración de genes, como los virus adenoasociados y nanopartículas lipídicas, han resultado más difíciles de abordar con precisión.
"Hay esfuerzos para redirigir todos estos vectores para que tengan especificidad hacia un tipo de célula y desorientarlos para que no se entreguen a otros tipos de células", dijo Hamilton. “Se pueden mostrar anticuerpos o fragmentos de anticuerpos, como lo que hemos estado haciendo, pero la absorción en las células espectadoras sigue siendo bastante alta. Puede desviar la entrega hacia un tipo de celda, pero aún puede observar la captación en las celdas vecinas. En nuestro artículo, analizamos el hígado para ver si estábamos recibiendo fuera del objetivo Entrega y no vi ninguno. Creo que sería más difícil lograr eso con una versión sin envoltura más tradicional. vector viral o nanopartícula lipídica”.
En el artículo, Hamilton y sus colegas intentaron replicar in vivo an ex vivo La terapia de células T CRISPR CAR administrada con éxito a pacientes con cáncer que fue reportaron in Ciencia: en 2020. Esa terapia no solo entregó un transgén para un receptor dirigido a las células cancerosas, sino que también eliminó, utilizando CRISPR, receptores que no se dirigen al cáncer.
Los investigadores de UC Berkeley lograron eliminar el receptor nativo de células T y administrar un transgén para un receptor dirigido a las células B, un sustituto de las células cancerosas. Debido a que la proteína Cas9 se administró junto con el transgén dentro del mismo VED, tuvo una vida útil más corta que los métodos que administran un gen Cas9, lo que se traduce en menos ediciones fuera del objetivo.
“Lo que hemos tratado de lograr en este artículo”, dijo Hamilton, “es saltarnos todo el paso de tener que diseñar células fuera del cuerpo. Nuestro objetivo era administrar sistémicamente un único vector que realizara tanto la entrega de genes como la eliminación de genes en tipos de células específicas dentro del cuerpo. Utilizamos esta estrategia de administración para producir células T con CAR editadas genéticamente in vivo, con la esperanza de poder agilizar el complejo proceso utilizado para fabricar células T CAR editadas genéticamente ex vivo."
Doudna y su laboratorio continúan mejorando la eficiencia de la administración mediada por EDV. Hamilton, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Doudna, está desarrollando aún más este método de administración como miembro del IGI. Programa Mujeres en la Ciencia Emprendedora. La razón principal del laboratorio para centrarse en vectores que funcionan in vivo es hacer que las terapias CRISPR estén más ampliamente disponibles y sean más baratas. En una reciente ensayo En la revista Wired, Doudna se refirió a las desigualdades de las costosas terapias genéticas actuales, en parte debido a las largas estancias hospitalarias que se requieren cuando un paciente se somete a un trasplante de médula ósea.
"Se prevé que la terapia para la anemia de células falciformes cueste más de 2 millones de dólares por paciente, y sólo un pequeño número de instalaciones en Estados Unidos tienen la capacidad tecnológica para proporcionarla", escribió Doudna, que compartió el Premio Nobel de Química 2020 por su colaboración. -invención de la edición del genoma CRISPR-Cas9. “Nuevas tecnologías que permiten in vivo La entrega de terapias de edición genética y la mejora de la fabricación serán clave para reducir los precios, al igual que las alianzas únicas entre universidades, el gobierno y la industria, unidas con la asequibilidad como objetivo común. No basta simplemente con fabricar las herramientas. Debemos asegurarnos de que lleguen a quienes más los necesitan”.
Además de Hamilton y Doudna, otros coautores del artículo son Evelyn Chen, Barbara Perez, Cindy Sandoval Espinoza, Min Hyung Kang y Marena Trinidad, todos afiliados al IGI y al Departamento de Biología Celular y Molecular de UC Berkeley, y Wayne Ngo. de los Institutos Gladstone de San Francisco.
La financiación fue proporcionada por los Institutos Nacionales de Salud (RM1HG009490, U01AI142817-02, U19 64542, 64340), el Departamento de Energía de EE. UU. (63645), Emerson Collective y el Instituto Médico Howard Hughes. Hamilton contó con el apoyo del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (K99GM143461-01A1) y el Fondo en Memoria de Jane Coffin Childs para la Investigación Médica.
Contacto con los medios
Andy Murdock, andymurdock@berkeley.edu
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Artículo publicado originalmente por Noticias de Berkeley.
