Заместительная терапия из hiPSC происходящих мышечных клеток
A Single CRISPR-Cas9 Deletion Strategy that Targets the Majority of DMD Patients Restores Dystrophin Function in hiPSC-Derived Muscle Cells
Courtney S. Young
,
Michael R. Hicks
,
Natalia V. Ermolova
,
Haruko Nakano
,
Majib Jan
,
Shahab Younesi
,
Saravanan Karumbayaram
,
Chino Kumagai-Cresse
,
Derek Wang
,
Jerome A. Zack
,
Donald B. Kohn
,
Atsushi Nakano
,
Stanley F. Nelson
,
M. Carrie Miceli
,
Melissa J. Spencer
,
April D. Pyle
Cell Stem Cell
Volume 18, Issue 4, 7 April 2016, Pages 533–540
Researchers at the UCLA Center for Duchenne Muscular Dystrophy and Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research have been working on a new approach that can potentially be used to treat Duchenne muscular dystrophy (DMD)
Largest CRISPR/Cas9-mediated deletion of 725 kb of DMD
Reframed DMD hiPSCs differentiated to cardiac and skeletal muscle express dystrophin
Internally deleted dystrophin demonstrates functionality in vitro and in vivo
This single gRNA pair is therapeutically relevant to 60% of DMD mutations
Мутации при DMD нарушают рамку считывания, предупреждая трансляцию дистрофина и вызывая мышечную дистрофию Дюшена (DMD). Описывается CRISPR/Cas9 платформа, приложимая к 60% мутаций у пациентов с DMD. Была использована эта платформа для DMD-происходящих hiPSCs, в которых вызывали успешную делецию и с помощью non-homologous end joining создавалась новая рамка считывания в 725 kb гена DMD.
Как только исследователи создали свободные от мутации Duchenne iPS клетки, они разделяли iPS на кардиальные мышечные клетки и скелетные мышечные клетки и затем трансплантировали скелетные мышечные клетки мышам, с мутацией гена дистрофина. Группа опрашивала пациентов Центра Duchenne Muscular Dystrophy, имеющих мутации в гене дистрофина о их согласии дать немного клеток кожи. Исследователи затем репрограммировали клетки, чтобы создать индуцированные плюрипотентнрые стволовые клетки (iPS) разрешенным FDA способом - the Broad Stem Cell Research Center.
Duchenne мутации iPS клеток были удалены с помощью CRISPR/Cas9, чтобы восстановить белок. Кардиомиоциты и мышечные трубки скелетных мышц, происходящие из reframed hiPSC клональных линий имели восстановленный белок дистрофина. Дистрофин с внутренней делецией был функциональным, так как обнаруживал улучшенную целостность мембран и восстановление дистрофинового гликопротеинового комплекса in vitro и in vivo. Более того, miR31 оказывалась сниженной после восстановления рамки считывания (reframing), как в случае мышечной дистрофии Бекера. Эта работа продемонстрировала осуществимость использования одиночной CRISPR пары для коррекции рамки считывания у большинства пациентов с DMD.
Concordant but Varied Phenotypes among Duchenne Muscular Dystrophy Patient-Specific Myoblasts Derived using a Human iPSC-Based Model
Young Choi, HoTae Lim, Kenneth Estrellas, Jyothi Mula, Tatiana V. Cohen, Yuanfan Zhang, Christopher J. Donnelly15, Jean-Philippe Richard, Yong Jun Kim, Hyesoo Kim, Yasuhiro Kazuki, Mitsuo Oshimura, Hongmei Lisa Li, Akitsu Hotta, Jeffrey Rothstein, Nicholas Maragakis, Kathryn R. Wagnercorrespondenceemail, Gabsang Lee
Cell Report Volume 15, Issue 10, p2301–2312, 7 June 2016
Представлена модель DMD человека для использования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (hiPSCs). Наша модель выявляет согласие связанных с болезнью фенотипических отклонений с изменчивостью, зависимой от пациента, которые частично устраняются с помощью генетических и фармакологических подходов. Наша “базирующаяся на химических соединениях” стратегия успешно трансформирует hiPSCs в сокращающиеся миобласты, которые обладают программой миогенной транскрипции, формируя поперечно-полосатые сокращающиеся мышечные волокна и участвуя в регенерации мышц in vivo . Происходящие от DMD-hiPSC миобласты обнаруживают связанные с болезнью фенотипы с характерной изменчивостью между пациентами, включая аберрантную экспрессию генов воспаления или иммунного ответа и коллагенов, усиливая передачу сигналов BMP/TGFβ и снижая компетентность к слиянию. Более того, с помощью генетической коррекции и фармакологического “dual-SMAD” подавления, происходящие из DMD-hiPSC миобласты и генетически скорректированные изогенные миобласты формируют “восстановленные” многоядерные мышечные трубки. Итак, наши находки демонстрируют осуществимость создания человеческой модели “DMD-in-a-dish” с использованием моделирования болезни, базирующемся на hiPSC.
В пресс-релизе (http://medicalxpress.com/news/2016-12-scientists-piece-gene-mutated-duchenne.html)Центра Сосудистой Биологии Мед. Колледжа Джоржии Университета Огаста (Augusta University), говорится обиспользовании мышечных клеток от мышей с DMD, которые они превращают в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки(iPSCs. После коррекции генных последовательностей с помощью CRISPR-Cas9 ученые инструктируют iPSCs, чтобы они становились клетками предшественниками мышц. Затем эти клетки возвращают исходным мышам. Проблемой является их пролиферативный потенциал, который может приводить к раку. Для снижения этой возможности ученые добавляют малую молекулу Plurisin#1 для удаления любого опухолевого потенциала плюрипотентных клеток, оставшихся перед возвращением клеток мышам.
