חוקרי דיוק נוחלים $6M במענקים פדרליים לקידום עריכת גנים
תאריך פרסום:דַמֶמֶת. סיסטיק פיברוזיס. ניוון שרירים דושן. מחלת הנטינגטון. אלו הן רק כמה מאלפי ההפרעות הנגרמות על ידי מוטציות ב-DNA של הגוף. טיפול בגורמים הבסיסיים למחלות מתישות אלו הפך אפשרי רק לאחרונה, הודות לפיתוח כלי עריכת גנום כגון CRISPR, שיכולים לשנות רצפי DNA בתאים וברקמות כדי לתקן שגיאות יסוד במקור - אך יש להתגבר על מכשולים משמעותיים לפני טיפולי עריכת גנום מוכנים לשימוש בבני אדם.
היכנסו לקופת המוסדות הלאומיים לבריאות עריכת גנום תא סומטי (SCGE) תוכנית, שהוקמה בשנת 2018 כדי לסייע לחוקרים לפתח ולהעריך טיפולים מדויקים, בטוחים ויעילים לעריכת גנום לשימוש בתאי וברקמות הגוף (הידוע גם בתאים סומטיים) המושפעים מכל אחת מהמחלות הללו.
כיום – עם שלושה מענקים מתמשכים בהיקף כולל של יותר מ-$6 מיליון במימון מחקר – – אוניברסיטת דיוק קשורה לאוניברסיטת ייל, UC Berkeley ו-UC Davis עבור רוב הפרויקטים הנתמכים על ידי תכנית NIH SCGE.
במחזור פרסי SCGE לשנת 2019, צ'ארלס גרסבאך, פרופסור חבר להנדסה ביו-רפואית ממשפחת רוני ומשתפי פעולה ברחבי דיוק ואוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט קיבלו שני מענקים: הראשון יאפשר להם ללמוד כיצד עריכת גנום CRISPR משפיעה על רקמות שריר אנושיות מהונדסות, בעוד הפרויקט השני יפתח כלים חדשים של CRISPR כדי להפעיל ולכבות גנים במקום לשנות לצמיתות את רצף ה-DNA הממוקד. עבודה זו מתבססת על מענק SCGE לשנת 2018, בראשותו של Aravind Asokan, פרופסור ומנהל ריפוי גנטי במחלקה לכירורגיה, אשר מתמקדת בשימוש בנגיפים הקשורים לאדנו כדי לספק כלים לעריכת גנים לרקמות עצביות-שריריות.
"יש צוות מדהים של מהנדסים, מדענים וקלינאים ב-Duke ובמשולש המחקר הרחב יותר שמתלכדים סביב האתגרים של לימוד ותמרן הגנום האנושי לטיפול במחלות - החל מהמסירה ועד לבניית כלים חדשים", אמר גרסבאך, שעם עמיתיו השיקו לאחרונה את מרכז דיוק לטכנולוגיות גנומיות מתקדמות (CAGT), שיתוף פעולה של בית הספר להנדסה פראט, טריניטי קולג' לאמנויות ומדעים ובית הספר לרפואה. "אנחנו מאוד נרגשים להיות במרכז המאמצים האלה ומעריכים מאוד את התמיכה של תוכנית NIH SCGE למימוש החזון הזה."
עבור המענק הראשון שלהם, גרסבאך ישתף פעולה עם עמיתיו של דוכס הפקולטה להנדסה ביו-רפואית, ננאד בורסאק וג'ורג' טרסקי כדי לעקוב אחר האופן שבו עריכת גנום משפיעה על רקמת שריר אנושית מהונדסת. באמצעות הפרויקט החדש שלהם, הצוות ישתמש בתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים כדי ליצור רקמות שריר אנושיות במעבדה, במיוחד שרירי השלד והלב, שלעתים קרובות מושפעים ממחלות גנטיות. מערכות אלו ישמשו אז כמודל מדויק יותר לניטור בריאותן של רקמות אנושיות, שינויים בגנום על היעד ומחוץ למטרה, התחדשות רקמות ותגובות חיסוניות אפשריות במהלך עריכת גנום בתיווך CRISPR.
"נכון לעכשיו, רוב הבדיקות הגנטיות מתרחשות באמצעות מודלים של בעלי חיים, אבל אלה לא תמיד משכפלים במדויק את התגובה האנושית לטיפול", אומר טרסקיי, פרופסור גודסון להנדסה ביו-רפואית.
Bursac מוסיף, "יש לנו היסטוריה ארוכה של הנדסת רקמות לב ושלד אנושיות עם סוגי התאים והפיזיולוגיה הנכונים למודל התגובה למערכות עריכת גנים כמו CRISPR. עם הפלטפורמות הללו, אנו מקווים לעזור לחזות כיצד השריר יגיב בניסוי אנושי".
גרסבאך יעבוד עם טים רדי, פרופסור חבר לביו-סטטיסטיקה וביואינפורמטיקה, ורודולף ברנגו, הפרופסור המובהק לחקר פרוביוטיקה באוניברסיטת צפון קרוליינה, על המענק השני. לדברי גרסבאך, יש לכך פוטנציאל להרחיב את ההשפעה של טכנולוגיות עריכת גנום למגוון גדול יותר של מחלות, שכן מחלות נפוצות רבות, כגון מצבים נוירודגנרטיביים ואוטואימוניים, נובעות מיותר מדי או מעט מדי של גנים מסוימים ולא מגנטיקה בודדת. מוּטָצִיָה. עבודה זו מתבססת על שיתופי פעולה קודמים בין גרסבאך, ברנגו ורדי המפתחים את שניהם מערכות CRISPR חדשות לוויסות גנים ו לווסת את האפיגנום במקום למחוק לצמיתות רצפי DNA.
Aravind Asokan מוביל את מענק ה-SCGE הראשוני של דיוק, אשר בוחן את האבולוציה של הדור הבא של נגיפים הקשורים לאדנו (AAVs), אשר הופיעו כמערכת בטוחה ויעילה למתן טיפולים גנטיים לתאים ממוקדים, במיוחד אלה המעורבים במחלות עצב-שריר כמו עמוד השדרה. ניוון שרירים, ניוון שרירים דושן ומיופתיות אחרות. עם זאת, אספקת כלי עריכת גנום לתאי גזע של רקמה עצבית-שרירית היא מאתגרת במיוחד. שיתוף הפעולה הזה בין אסוקן וגרסבך מתבסס על עבודתם הקודמת בשימוש AAV ו-CRISPR לטיפול במודלים של בעלי חיים של DMD.
"אנו שואפים לתקן מוטציות לא רק בתאי השריר הבוגרים, אלא גם בתאי הגזע של השריר המחדשים את רקמת שריר השלד", מסביר אסוקן. "גישה זו היא קריטית להבטחת יציבות ארוכת טווח של עריכת הגנום בשריר, ובסופו של דבר אנו מקווים לבסס פרדיגמה שבה גישת האבולוציה הוויראלית החוצתית שלנו יכולה לאפשר עריכה יעילה במספר מערכות איברים."
לחץ כדי ללמוד עוד על מרכז דיוק לטכנולוגיות גנומיות מתקדמות.
(ג) אוניברסיטת דיוק
מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire