Penemuan dilakukan saat mengedit cacat genetik di balik distrofi otot Duchenne – ScienceDaily

Penemuan dilakukan saat mengedit cacat genetik di balik distrofi otot Duchenne – ScienceDaily

[ad_1]

Para ilmuwan telah mengembangkan metode untuk meningkatkan efisiensi pengeditan gen CRISPR di Duchenne muscular dystrophy (DMD), menurut sebuah penelitian yang dapat berimplikasi untuk mengoptimalkan terapi gen untuk penyakit lain.

Temuan itu berasal dari penelitian di UT Southwestern di mana teknik penyuntingan gen satu potong digunakan pada tikus dan sel manusia untuk mengoreksi mutasi umum yang mendasari DMD, penyakit fatal yang disebabkan oleh hilangnya distrofin, protein penting untuk fungsi otot.

Saat menguji teknik ini, para ilmuwan menemukan bahwa menyesuaikan dosis komponen pengedit gen CRISPR dapat secara signifikan meningkatkan seberapa banyak distrofin yang diproduksi oleh gen yang diedit. Mereka selanjutnya menemukan bahwa rasio optimal komponen berubah berdasarkan bagian DNA mana yang sedang diedit.

“Saat kami menguji CRISPR pada bagian cacat lain dari gen distrofin, mungkin penting untuk menyesuaikan formula kami untuk hasil yang optimal,” kata Dr. Eric Olson, yang memimpin penelitian yang diterbitkan di Kemajuan Sains. “Wawasan baru ini selanjutnya memfasilitasi penggunaan CRISPR sebagai terapi untuk Duchenne dan mungkin sejumlah penyakit lainnya.”

Temuan tak terduga

Teknik penyuntingan gen yang digunakan oleh para peneliti membutuhkan dua komponen – enzim yang disebut Cas9 yang memotong DNA dan RNA pemandu yang berfungsi seperti perangkat GPS molekuler untuk mengarahkan Cas9 ke urutan DNA tertentu dalam genom yang akan diedit.

Laboratorium Dr. Olson mengembangkan metode untuk mengedit bagian yang rusak dari gen distrofin dengan memasukkan Cas9 ke dalam virus terkait adeno (AAV), virus tidak berbahaya yang digunakan untuk mengirimkan komponen pengeditan ke dalam sel. Panduan RNA juga dimuat ke AAV untuk mengarahkan Cas9 ke mutasi di mana ia memotong DNA.

Proses pengeditan melewati mutasi dan memungkinkan serat otot untuk menghasilkan distrofin, dengan hasil positif yang didokumentasikan dalam studi sebelumnya oleh Dr. Olson pada mamalia besar, tikus, dan sel manusia.

Dalam studi tersebut, tim menggunakan rasio 1 banding 1 standar Cas9 dan memandu RNA untuk membantu memulihkan produksi distrofin di otot menjadi lebih dari 90 persen dari normal.

Dalam studi baru yang menargetkan bagian gen yang berbeda, mereka menemukan rasio 1 banding 1 tidak bekerja dengan baik: produksi distrofin hanya dikembalikan ke 5 persen dari normal saat dikirim ke aliran darah.

Melalui trial and error, para ilmuwan menemukan menggunakan rasio 10 banding 1 dari panduan RNA ke Cas9 memungkinkan pengeditan yang optimal dari segmen tertentu dari gen distrofin. Dalam empat minggu setelah dosis CRISPR, produksi distrofin dipulihkan pada sekitar 90 persen serat otot dan jantung pada tikus dengan mutasi DMD yang umum.

“Ini mengejutkan,” kata Dr. Yi-Li Min, penulis pertama studi tersebut. “Kami selalu mengirimkan panduan RNA dan Cas9 menggunakan dua virus dalam jumlah yang sama dan tidak pernah berpikir untuk mengubah rasionya.”

Ekson rusak

DMD, penyakit genetik fatal yang paling umum pada anak laki-laki, menyebabkan gagal otot dan jantung, dan kematian dini pada awal usia 30-an. Pasien dipaksa duduk di kursi roda saat otot mereka merosot dan akhirnya menggunakan alat bantu pernapasan saat otot diafragma melemah. Tidak ada pengobatan yang efektif, meskipun para ilmuwan telah mengetahui selama beberapa dekade bahwa kerusakan pada salah satu dari 79 ekson yang terdiri dari gen distrofin panjang menyebabkan kondisi tersebut.

Dr Olson telah menerbitkan banyak penelitian di mana labnya membuat satu potongan pada titik-titik strategis DNA untuk mengoreksi mutasi. Termasuk studi terbarunya yang berfokus pada penghapusan ekson 44, labnya telah menciptakan teknik CRISPR yang menargetkan lima cacat paling umum yang terlihat pada pasien DMD, terhitung sekitar setengah kasus di seluruh dunia. Perawatan klinis untuk ekson 44, yang terletak di salah satu hotspot mutasi paling umum pada gen, dapat bermanfaat bagi sekitar 12 persen pasien.

Teknik tersebut belum disetujui untuk penggunaan klinis, tetapi tim Dr. Olson mengambil langkah besar menuju tujuan tersebut tahun lalu setelah menerbitkan studi Sains yang menunjukkan bahwa suntingan CRISPR pada exon 51 menghentikan perkembangan DMD pada anjing.

Dalam beberapa minggu setelah pengeditan gen, protein yang hilang dikembalikan ke jaringan otot di seluruh tubuh, termasuk koreksi 92 persen di jantung dan 58 persen di diafragma, otot utama yang dibutuhkan untuk bernapas. Para ilmuwan memperkirakan ambang batas 15 persen diperlukan untuk membantu pasien secara signifikan.

Laboratorium sedang melakukan studi jangka panjang pada anjing untuk mengukur apakah tingkat distrofin tetap stabil dan untuk memastikan pengeditan gen tidak memiliki efek samping yang merugikan.

Dr. Olson berharap langkah selanjutnya di luar anjing adalah uji klinis, yang akan menjadi salah satu dari beberapa program terapi gen UT Southwestern yang ingin diluncurkan di tahun-tahun mendatang untuk mengatasi berbagai penyakit anak yang mematikan.

“Masih banyak yang harus kita lakukan sebelum kita dapat menggunakan ini secara klinis,” kata Dr. Olson, “tetapi sangat menarik untuk melihat seberapa jauh kita telah berhasil.”

Tentang studi

Dr. Olson adalah Direktur Hamon Center for Regenerative Science and Medicine UT Southwestern, dan Profesor dan Ketua Biologi Molekuler. Dia memegang Pogue Distinguished Chair dalam Research on Cardiac Birth Defects, the Robert A. Welch Distinguished Chair in Science, dan Annie and Willie Nelson Professorship dalam Stem Cell Research. Dia juga pendiri Exonics Therapeutics Inc., diluncurkan pada Februari 2017 untuk memajukan dan mengkomersialkan penelitiannya.

Studi ini didukung, sebagian, oleh Exonics Therapeutics Inc. dan hibah dari National Institutes of Health, Senator Paul D. Wellstone Muscular Dystrophy Cooperative Research Center, The Robert A. Welch Foundation, Parent Project Muscular Dystrophy, dan CureDuchenne.

Pernyataan pengungkapan: Dr. Eric Olson adalah salah satu pendiri ilmiah, dan konsultan untuk, Exonics Therapeutics, dan memiliki kepentingan lisensi dan investasi dengan perusahaan. Drs. Olson dan Yi-Li Min adalah penemu bersama pada aplikasi paten terkait model dan strategi mouse yang disajikan dalam penelitian ini. Dr. Min bekerja di lab Dr. Olson saat penelitian dilakukan dan sekarang menjadi karyawan Exonics.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Keluaran SGP

Author Image
adminProzen