سلول درمانی با استفاده از سلول های iPS ویرایش شده توسط ژنوم می تواند درمان جدیدی برای بیماری فابری باشد

سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPS) تأثیر زیادی بر زیست‌شناسی و پزشکی دارند و انتظار می‌رود که آنها پزشکی احیاکننده را بهبود بخشند. از سال 2014 که ورقه ای از سلول های اپیتلیال رنگدانه شبکیه مشتق شده از سلول های iPS به بیماران مبتلا به دژنراسیون ماکولا مرتبط با سن پیوند داده شد، آزمایشات بالینی با انواع مختلف سلول های مشتق شده از سلول های iPS انجام شده است. در حالی که سلول‌های iPS مشتق‌شده از افراد سالم تاکنون مورد استفاده قرار گرفته‌اند، انتظار می‌رود که درمان پیوند با استفاده از سلول‌های iPS می‌تواند از طریق اصلاح ژنتیکی در آینده افزایش یابد.

بنابراین، ما این احتمال را با استفاده از مدل موش بیماری فابری به عنوان اثبات مفهوم مورد بررسی قرار دادیم. بیماری فابری به دلیل کمبود ژنتیکی α-گالاکتوزیداز A (GLA) ایجاد می‌شود که منجر به تجمع سوبستراهای آن مانند گلوبوتریاوسیل سرامید (Gb3) و گلوبوتیاوسیل اسفنگوزین (Lyso-Gb3) می‌شود. ما قبلاً یک آنزیم مهندسی شده، α-N-acetylgalactosaminidase (mNAGA) اصلاح شده برای درمان بیماری Fabry با تغییر ویژگی سوبسترای NAGA، که پارالوگ GLA است، به GLA توسعه دادیم. از آنجا که mNAGA آنتی ژنی اصلی NAGA را حفظ می کند، این آنزیم اصلاح شده هیچ واکنش متقاطع ایمونولوژیکی با GLA ندارد، در حالی که دارای فعالیت آنزیمی GLA است. در این مطالعه، ما آزمایش کردیم که آیا پیوند سلول‌های iPS که mNAGA ترشح می‌کنند با ویرایش ژنوم می‌تواند فعالیت GLA را تامین کند یا خیر. in vivo.

ابتدا، سلول‌های iPS را تولید کردیم که mNAGA ترشح می‌کردند و با واسطه TALEN به سایت AAVS1، یک مکان بندر امن، ضربه زدیم. علاوه بر این، برای حذف واکنش‌های ایمنی احتمالی ناشی از GLA درون‌زا سلول‌های iPS در بیماران، ژن GLA را توسط CRISPR-Cas9 مختل کردیم. هنگامی که کاردیومیوسیت ها و فیبروبلاست های مدل Fabry بدون فعالیت GLA با سلول های iPS ترشح کننده mNAGA کشت داده شدند، فعالیت GLA توسط سلول های بیان کننده mNAGA بازسازی شد. درونکشتگاهی.

سپس، سلول‌های iPS ترشح کننده mNAGA را به بیضه‌های موش‌های مدل بیماری فابری پیوند زدیم. پس از 7 یا 8 هفته، فعالیت GLA در کبد به طور قابل توجهی بهبود یافت، اگرچه هیچ بهبودی از فعالیت در قلب، کلیه یا پلاسمای خون مشاهده نشد. ما همچنین مقادیر Gb3 و Lyso-Gb3 را در کبد اندازه‌گیری کردیم، اما کاهش قابل تشخیصی از بسترها وجود نداشت.

با توجه به مقدار محدود mNAGA ترشح شده از سلول های iPS پیوندی، فعالیت GLA در کبد به اندازه کافی بالا نبود تا Gb3 یا Lyso-Gb3 را کاهش دهد. با این حال، در آینده ممکن است بتوان مقدار mNAGA ترشح شده را از طریق ویرایش ژنوم افزایش داد. همچنین امکان انتقال مستقیم mNAGA به اندام ها و بافت هایی که به فعالیت GLA نیاز دارند وجود دارد. به عنوان مثال، پیوند یک ورقه کاردیومیوسیت مشتق شده از سلول های iPS که mNAGA ترشح می کنند، mNAGA را مستقیماً به قلب می رساند. علاوه بر این، در حالی که این مطالعه بر بیماری فابری متمرکز شده است، می‌توان از همین استراتژی برای سایر بیماری‌ها استفاده کرد.

این مطالعه پتانسیل سلول درمانی را با استفاده از سلول های iPS ویرایش شده ژنومی که مولکول های درمانی ترشح می کنند را نشان داد. این سلول‌های iPS ویرایش‌شده توسط ژنوم می‌توانند نه تنها به عنوان منبعی برای پیوند سلولی بلکه به عنوان یک سیستم دارورسانی نیز عمل کنند.