Laborarbeit erhöht das Potenzial für den Durchbruch der Gentherapie beim Down-Syndrom

Ein erster Schritt in Richtung Chromosomenbehandlung des Down-Syndroms, auch bekannt als Trisomie 21, wurde diese Woche bekannt, als a Natur Studie veröffentlicht online Mittwoch beschrieben, wie ein US-Team eine natürlich vorkommende genetische Technik verwendet, um das zusätzliche Chromosom für die genetische Störung zum Schweigen zu bringen.

Down-Syndrom tritt auf, wenn statt 23 Chromosomenpaaren, einschließlich eines Paares von Geschlechtschromosomen, das betroffene Individuum drei Kopien von Chromosom 21 hat.

Diese "Trisomie 21" verursacht Lernschwierigkeiten und viele Nachteile für die körperliche Gesundheit, einschließlich Herzfehler, erhöhtes Risiko für Leukämie im Kindesalter, gestörte Immun- und endokrine Systeme und frühe Entwicklung der Alzheimer-Krankheit.

In ihrer Proof of Principle-Studie zeigen Seniorautorin Jeanne Lawrence, Professorin für Zell- und Entwicklungsbiologie an der University of Massachusetts Medical School (UMASS), und ihre Kollegen erstmals, wie die genetische Veränderung des Down-Syndroms in Reagenzglaszellen unterdrückt werden kann.

Die Studie ist ein Durchbruch, denn während viele Studien gezeigt haben, wie es möglich ist, ein einzelnes Gen zu korrigieren, hat das niemand anderes auf ein ganzes Chromosom getan, geschweige denn eines in einer Trisomzelle.

Mit diesem Schritt bieten die Forscher einen Ausgangspunkt, um zu untersuchen, wie sich die Störung auf andere Teile des Genoms auswirkt. Zum Beispiel, welche Wege können beteiligt sein? Wie werden die Gene und die damit verbundene Biologie, die dem Syndrom zugrunde liegen, durch das Vorhandensein oder Fehlen dieses zusätzlichen Chromosoms beeinflusst?

Das zu wissen war vorher nicht möglich. Die Ergebnisse solcher Untersuchungen könnten eines Tages neue Ziele für Medikamente und Gentherapien liefern.

Frühere, gegenwärtige und zukünftige Fortschritte bei Ein-Gen-Erkrankungen

Lawrence sagt in einer Erklärung, dass in den letzten zehn Jahren große Fortschritte in der Fähigkeit zur Korrektur von Ein-Gen-Störungen gemacht wurden. Diese Projekte begannen mit Reagenzglaszellen, wurden in lebende Zellen verlegt, und jetzt befinden sich einige in der klinischen Erprobungsphase.

Jeanne Lawrence erklärt:

"Im Gegensatz dazu ist die genetische Korrektur von Hunderten von Genen auf einem ganzen zusätzlichen Chromosom außerhalb des Bereichs der Möglichkeiten geblieben.

Stammzellenforscher Nissim Benvenisty von der Hebrew University in Jerusalem sagt in einem Natur Nachrichten berichten über die Studie, dass für Forscher, die am Down-Syndrom arbeiten, "die Idee, ein ganzes Chromosom abzuschalten, äußerst interessant ist".

Sie erwartet, dass zukünftige Studien Zellen mit ausgeschaltetem Chromosom 21 mit ausgeschalteten Zellen vergleichen werden, um zu sehen, wie sie sich in Funktion und Reaktion auf die Behandlung unterscheiden.

Für ihre Studie nutzten die Forscher die Kraft eines RNA-Gens namens XIST, das normalerweise eines der beiden X-Chromosomen bei weiblichen Säugetieren zum Schweigen bringt.

Sie fanden im Labor Stammzellen, die von Patienten stammten, und sie konnten XIST dazu bringen, auch andere Chromosomen zu stillen, einschließlich der zusätzlichen Kopie von Chromosom 21 in Zellen von Menschen mit Down-Syndrom.

Die Methode beruht auf der Tatsache, dass XIST effektiv über das zusätzliche Chromosom "malt", so dass seine DNA nicht exprimiert werden kann, um Proteine ??und andere Komponenten zu produzieren. Das Chromosom wird nicht entfernt, sondern zusammen mit den meisten seiner Gene einfach deaktiviert.

Die Fähigkeit, XIST ein- und auszuschalten, bietet die Chance, "eine Menge verschiedener Fragen zu untersuchen", sagt Lawrence.

"Wir haben jetzt ein leistungsfähiges Werkzeug zur Identifizierung und Untersuchung der zellulären Pathologien und Signalwege, die direkt durch die Überexpression von Chromosom 21 beeinflusst werden", fügt sie hinzu.

Das Team will jetzt sehen, ob das neue Werkzeug Chromosomenfehler in Mausmodellen des Down-Syndroms korrigieren kann.

In einer Studie, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, beschrieb ein anderes Team von Wissenschaftlern, wie sie bestimmte Zweittrimester-Marker für das Down-Syndrom fanden, die in einem Ultraschall identifiziert werden, die signifikanter sind als andere.

Geschrieben von Catharine Paddock