Hücrelerin genetik mühendisliği için yeni bir yaklaşım; mevcut yöntemlere kıyasla hızda, verimlilikte ve hücresel toksisitenin azaltılmasında önemli iyileştirmeler vaat ediyor. Pennsylvania Üniversitesi Perelman Tıp Fakültesi’nde araştırmacılar tarafından yapılan bir çalışmaya göre, bu yaklaşım ayrıca kanserler ve diğer hastalıklar için gelişmiş hücre terapilerinin geliştirilmesine de güç sağlayabilir.
Bu hafta Nature Biotechnology dergisinde yayınlanan çalışmada, araştırmacılar bazı virüslerin hücrelere girmelerine yardımcı olan protein parçalarının, CRISPR-Cas gen düzenleme moleküllerini hücrelere ve DNA içeren çekirdeklerine olağanüstü yüksek verimlilik ve düşük hücresel toksisiteyle sokmak için de kullanılabileceğini buldular.
Bilim insanları; yeni tekniklerin, hücre terapileri yapmak için hastanın kendi vücudundan alınan T hücreleri ve diğer hücrelerin modifiye edilmesinde özellikle yararlı olacağını bekliyorlar. Bu uygulamalardan biri, özellikle hastanın bağışıklık sisteminden özel olarak değiştirilmiş hücreler kullanarak kanseri tedavi etmek için kullanılan CAR T (kimerik antijen reseptörü T hücresi) terapisidir. T hücreleri – bir tür beyaz kan hücresi – hastadan alınır ve yeniden programlanarak, yeniden kan dolaşımına sokulduğunda kanser hücrelerini bulup saldırmak için tasarlanırlar.
İlk FDA onaylı CAR T terapisi Penn Tıp Fakültesi’nde geliştirildi ve 2017’de FDA onayı aldı. Şu anda ABD’de altı FDA onaylı CAR T hücresi terapisi bulunmaktadır. Bu terapiler, belirli B hücreli lösemileri, lenfomaları ve diğer kan kanserlerinin tedavisinde devrim yaratmış, aksi takdirde umudu olmayan birçok hastayı uzun vadeli remisyona sokmuştur.
Penn Tıp Fakültesi Sistem Farmakolojisi ve Translasyonel Terapötikler Bölümü Başkanı, Richard ve Barbara Schiffrin Başkanlık Üstün Profesörü ve çalışmanın ortak kıdemli yazarlarından E. John Wherry, “Penn Tıp Fakültesi’nin hücre ve gen tedavisi inovasyonlarına dayanan bu yeni yaklaşım, tasarlanan hücresel tedaviler için önemli bir etkinleştirme teknolojisi potansiyeline sahip” dedi.
CRISPR-Cas molekülleri, eski bakteriyel antiviral savunmalardan türetilmiştir ve bir hücrenin genomunda istenen konumlardaki DNA’yı hassas bir şekilde çıkarmak için tasarlanmıştır. Bazı CRISPR-Cas tabanlı sistemler, eski DNA’nın silinmesini yeni DNA’nın eklenmesiyle birleştirerek çok yönlü bir genom düzenlemesi yapar. Bu yaklaşım, düzeltilmiş genlerle hatalı genleri değiştirmek veya silmek için kullanılabilir. Bazı sistemler ayrıca, CAR T hücrelerine tümörleri tanıma veya normalde T hücrelerini tüketen sert tümör mikroçevresine dayanma gibi yeni özellikler kazandıran genler ekleyebilir.
CRISPR-Cas sistemleri moleküler biyolojide standart laboratuvar araçları olarak geniş çapta kullanılmasına rağmen, hastaların hücrelerini modifiye etmek ve hücre tabanlı terapiler yapmak için kullanımları sınırlı kalmıştır – bunun nedeni, CRISPR-Cas moleküllerinin hücrelere ve ardından hücrelerin DNA içeren çekirdeklerine girmesi zor olabilir.
Hücre ve Gelişimsel Biyoloji ve Genetikte Daniel S. Och Üniversite Profesörü ve Penn Epigenetik Enstitüsü direktörü Shelley L. Berger “CRISPR-Cas sistemlerini hücrelere sokmak için mevcut yöntemler, taşıyıcı virüslerin ve elektrik darbelerinin kullanımını içerir ve doğrudan hastalardan alınan hücreler için (primer hücreler denir) verimsizdir. Bu yöntemler ayrıca, kullanıldıkları birçok hücreyi öldürürler ve hatta gen aktivitesinde geniş istenmeyen değişikliklere neden olabilirler,” dedi.
Araştırmacılar; çalışmada, virüs kaynaklı küçük protein parçaları olan peptitleri kullanarak CRISPR-Cas moleküllerinin primer insan hücrelerinin dış zarlarından daha verimli bir şekilde geçerek çekirdeklerine ulaşmasını araştırdılar. Özellikle, araştırmacılar HIV’den elde edilen ve influenza virüslerinde bulunan iki modifiye edilmiş peptit kombinasyonunun, CRISPR-Cas molekülleriyle karıştırılarak primer insan veya fare hücrelerine ve hücre çekirdeklerine neredeyse hiç toksisite veya gen ekspresyonu değişikliği olmadan, hücre tipine bağlı olarak neredeyse %100 verimlilikle girebildiğini bulmuşlardır.
Araştırma ekibi, CAR T hücre terapileri de dahil olmak üzere birkaç tür hücre terapisi için PAGE (peptit yardımlı genom editasyonu) olarak adlandırdıkları bu yaklaşımı gösterdi.
Hücre ve gen tedavilerindeki potansiyel kullanımının yanı sıra, yazarlar PAGE yaklaşımının temel bilimsel araştırmalarda geniş uygulama alanı bulabileceğini belirtiyorlar. Standart CRISPR-Cas hücre penetrasyon yöntemlerinin verimsizliği, hastalık fare modelleri oluşturmak için gen editasyonunu transgenik farelerin oluşturulmasını gerektiren çok adımlı ve zaman alıcı bir süreci gerektirdi. Buna karşılık, yüksek verimliliği ve düşük toksisitesi nedeniyle PAGE, sıradan laboratuvar farelerinde hızlı, verimli ve basit gen editasyonuna izin verebilir.
Penn Epigenetik Enstitüsü ve Abramson Aile Kanser Araştırma Enstitüsü üyesi olan ortak yazar Junwei Shi “Peptit-yardımlı kavramının basitliği ve gücü, gelecekte diğer genom düzenleme proteinlerinin veya hatta protein bazlı ilaçların primer hücrelere teslimi için uyarlanabileceğini düşündürmektedir.” dedi.
Bu çalışma, Penn’in ortak yazarlarından biri olan Rahul Kohli, MD, Ph.D.’nin Enfeksiyon Hastalıkları ve Biyokimya ve Biyofizik alanlarında bir doçent ve diğer ortak yazar Gerd Blobel, MD, Ph.D.’nin Pediatri Profesörü ve Epigenetik Enstitüsü’nün ortak direktörü olduğu laboratuvarların da dahil olduğu bir işbirliği oldu.[1]Improved gene editing method could power the next generation of cell and gene therapies
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Improved gene editing method could power the next generation of cell and gene therapies |
|---|
