In einem ersten, verwenden die Forscher base Bearbeiten zu korrigieren-rezessiv vererbten Taubheit und Wiederherstellung der teilweisen Hörverlust Mäuse
Wenn Wei-Hsi (Ariel) Yeh war ein junger student, der, von Ihren engen Freunden ging vom normalen hören, um die komplette Taubheit in der Spanne von einem Monat. Er war 29 Jahre alt. Niemand wusste, warum verlor er sein Gehör; ärzte wissen immer noch nicht. Frustriert und besorgt für Ihren Freund, Yeh, absolvierte letzten Monat mit Ihr Ph. D. in Chemie von der Harvard Universität, widmete Ihr Studium zu lösen einige große genetische Geheimnisse hinter Hörverlust.
In den Vereinigten Staaten, einer von acht Menschen im Alter von 12 Jahren oder älter hat eine Hörminderung auf beiden Ohren. Während Technologien wie Hörgeräte und Cochlea-Implantate verstärken den Schall, Sie können nicht das problem beheben. Aber gen Bearbeiten könnte—genetischen Anomalien, die dazu beitragen die Hälfte aller Fälle. Vor zwei Jahren, Yeh und David R. Liu, Thomas Dudley Cabot Professor der Naturwissenschaften und Mitglied des Broad Institute und des Howard Hughes Medical Institute, repariert eine dominante mutation und verhindert Verlust der Hörfähigkeit in einem Maus-Modell für die erste Zeit. Aber Liu sagte, „die Meisten genetischen Krankheiten entstehen nicht durch dominante Mutationen, Sie sind verursacht durch rezessive diejenigen, einschließlich die genetische Hörminderung.“
Nun, Liu, Yeh und Forscher an der Harvard University, des Broad Institute und des Howard Hughes Medical Institute erreicht eine weitere Premiere: Sie restauriert, teilweise hören bis zu Mäusen mit einer rezessiven mutation im gen TMC1, die bewirkt, die komplette Taubheit, die erste erfolgreiche Beispiel der Genom-Bearbeitung zu beheben eine rezessive Krankheit-verursachende mutation.
Dominierende Krankheit Mutationen, also jene, dass sully nur eine der Körpers zwei Kopien eines Gens, in gewisser Weise sind leichter angreifbar. Knock out die schlechte Kopie, und das gute, man kann zur Rettung kommen. „Aber für rezessive Erkrankungen,“ Liu sagte, „das kannst du nicht tun. Per definition, das rezessive Allel bedeutet, dass Sie zwei schlechte Kopien. So können Sie nicht nur zerstören die schlechte Kopie.“ Sie haben zu beheben, eine oder beide.
Zu hören, die Tiere verlassen sich auf die Haarzellen im Innenohr, die biegen unter dem Druck der Schallwellen und senden elektrische Impulse an das Gehirn. Die rezessive mutation auf TMC1, dass Liu Yeh gehofft, Sie zu korrigieren, verursacht die rapide Verschlechterung dieser Haarzellen, was zu schweren Taubheit bei nur 4 Wochen alt.
Jeffrey Holt, Professor für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde und der Neurologie an der Harvard Medical School und Autor auf dem Papier, erfolgreich behandelt TMC1-Taubheit im Zusammenhang mit gen-Therapie—Sie schickten Zellen mit gesunden Versionen des Gens in den ungesunden entgegenwirken, die Krankheit-verursachende mutation. Aber Volha (Olga) Shubina-Aleinik, ein postdoctoral fellow in der Holt lab, sagte gen-Therapie haben eine begrenzte Laufzeit. „Deshalb brauchen wir mehr fortgeschrittene Techniken wie gen-Bearbeitung, die ein Leben lang halten können.“
Yeh Jahre damit verbracht, die Gestaltung einer Basis-editor, finden könnte, und löschen Sie die krankheitsverursachende mutation und ersetzen Sie es mit der richtigen DNA-code. Aber sogar nachdem Sie gezeigt, gute Ergebnisse in vitro, gab es ein problem: Base-Editoren sind zu groß, um fit in den traditionellen Liefer-Fahrzeug, adeno-assoziierte Viren oder AAV. Um dieses problem zu lösen, das team split der Basis-editor in der Hälfte, senden jedes Stück mit seiner eigenen viralen Fahrzeug. Einmal drinnen, die zwei Viren erforderlich, um co-infizieren die gleichen Zellen, wo sich die zwei Basis-editor Hälften wieder zusammenbringen würde, und Kopf ab, um zu finden Ihr Ziel. Trotz der labyrinthischen Eintrag, der editor effizient erwiesen, wodurch nur ein minimum an unerwünschten Löschungen oder Einfügungen.
„Wir sahen sehr wenig Beweis von off-target-Bearbeitung,“ Liu sagte. „Und wir haben bemerkt, dass die bearbeiteten Tiere hatten viel erhaltenen Haare zellmorphologie und signal-Transduktion, also die Haarzellen, die kritische Zellen, wandeln Schallwellen, um neuronale Signale erschienen mehr normal und verhielten sich mehr normal.“
Nach der Behandlung, Yeh durchgeführt, die einen informellen test: Sie klatschte in die Hände. Mäuse, die zuvor verloren hatten alle Hörvermögen, sprang und drehte sich. Formelle tests zeigte der Basis-editor gearbeitet, zumindest zum Teil: Behandelte Mäuse hatten teilweise restauriert, hören und reagieren auf laute und auch einige Mittel-sounds, Yeh sagte.
Natürlich mehr Arbeit muss getan werden, bevor die Behandlung bei Menschen angewandt werden kann. Unbearbeitete Zellen fortgesetzt, um zu sterben, verursacht Taubheit zurück, auch nach der Basis-editor wiederhergestellt-Funktion für andere.
Aber die Studie hat auch bewiesen, dass die heimliche AAV Lieferung Methode funktioniert. Bereits, Liu ist die Verwendung von AAV zu bewältigen, andere genetische Krankheiten wie progerie, Sichel Zelle Anämie, und degenerativen motorischen Krankheiten. „Wir sind eigentlich Los, nach ein paar genetische Krankheiten, darunter einige Prominente, verursacht viel Leid und angeregt, ziemlich leidenschaftlich Gemeinschaften von Patienten und Familien etwas zu tun, eine Behandlung zu finden,“ Liu sagte. „Für progerie, es gibt keine Heilung. Die besten Behandlungen zu verlängern ein Kind die Durchschnittliche Lebensdauer von etwa 14 bis 14,5 Jahren.“