Diabetes Umgekehrt in Mäusen, die mit gentechnisch bearbeitet Stammzellen von Patienten
Mithilfe von induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellt aus der Haut eines Patienten mit einer seltenen, genetischen form von insulin-abhängiger diabetes genannt, Wolfram-Syndrom, die Forscher verwandelt die menschlichen Stammzellen in insulin-produzierenden Zellen und verwendet die gen-editing-tool CRISPR-Cas9 zu korrigieren, um einen genetischen defekt, die hatte verursacht das Syndrom. Sie dann eingepflanzt die Zellen in lab-Mäusen und geheilt werden, die unerbittliche diabetes in diesen Mäusen.
Die Ergebnisse, die von Forschern an der Washington University School of Medicine in St. Louis, schlägt die CRISPR-Cas9-Technik kann halten Versprechen als eine Behandlung für diabetes, besonders der Formen, verursacht durch eine Einzel-gen-mutation, und es kann auch nützlich sein, einen Tag bei einigen Patienten mit den häufigsten Formen von diabetes, wie Typ 1 und Typ 2.
Die Studie ist online veröffentlicht am 22. April in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine.
Patienten mit Wolfram-Syndrom diabetes entwickeln während der kindheit oder Adoleszenz und schnell benötigen insulin-Ersatz-Therapie, erfordern insulin-Injektionen mehrmals täglich. Die meisten gehen auf zu entwickeln, Probleme mit der vision und balance, sowie weitere Probleme, und viele Patienten, die das Syndrom trägt zu einem frühen Tod.
„Dies ist das erste mal CRISPR verwendet wurde, um fix ein patient die diabetes-verursachende genetische defekt und erfolgreich reverse-diabetes,“, sagte co-senior investigator Jeffrey R. Millman, PhD, assistant professor of medicine und biomedical engineering an der Washington University. “Für diese Studie verwendeten wir Zellen von einem Patienten mit Wolfram-Syndrom, weil konzeptionell, wir wussten, es wäre einfacher zu korrigieren, einen Mangel, verursacht durch ein einzelnes gen. Aber wir sehen dies als ein Sprungbrett in Richtung der Anwendung der Gentherapie zu einer breiteren Bevölkerung von Patienten mit diabetes.“
Wolfram-Syndrom wird verursacht durch Mutationen in einem einzigen gen, bietet dem Forscher die Gelegenheit, um zu bestimmen, ob die Kombination von Stammzell-Technologie mit CRISPR zu korrigieren, die genetische Fehler auch vielleicht korrigieren Sie den diabetes verursacht durch die mutation.
Vor ein paar Jahren, Millman und seine Kollegen entdeckt, wie konvertiert man die menschlichen Stammzellen in beta-Zellen des Pankreas. Wenn solche Zellen, die Begegnung, den Blutzucker, die Sie sezernieren insulin. Vor kurzem, die gleichen Forscher eine neue Technik entwickelt, um effizienter zu konvertieren, menschliche Stammzellen zu beta-Zellen, die wesentlich besser auf die Kontrolle des Blutzuckers.
In dieser Studie, nahmen Sie die weiteren Schritte ableiten, die diese Zellen, die von Patienten und mithilfe der CRISPR-Cas9-gen-editing-tool auf den Zellen zu korrigieren, dass eine mutation auf dem gen, das bewirkt, dass Wolfram syndrome (WFS1). Dann verglichen die Forscher die gen-editierten Zellen zu insulin-sezernierenden beta-Zellen aus der gleichen charge von Stammzellen, hatte nicht durchgemacht Bearbeitung mit CRISPR.
Im Reagenzglas und bei Mäusen, die an einer schweren form von diabetes, die neu gewachsenen beta Zellen, die bearbeitet wurden mit CRISPR mehr effizient sekretiert insulin-Reaktion auf Glukose. Diabetes verschwand schnell in Mäusen, die mit der CRISPR-bearbeiteten Zellen implantiert unter die Haut, und das Blut der Tiere Blutzuckerspiegel blieben im Normbereich für die gesamten sechs Monate wurden Sie überwacht. Tiere denen ungeschnittenes beta-Zellen blieb Diabetiker. Ihre neu implantiert beta-Zellen könnte die insulin produzieren, nur eben nicht genug, um Umgekehrt Ihre diabetes.
„Wir haben im Grunde waren in der Lage, diese Zellen zu heilen das problem, eine normale beta-Zellen, indem korrigiert wird, diese mutation“, sagte co-senior investigator Fumihiko Urano, MD, PhD, der Samuel E. Schechter Professor der Medizin und ein professor der Pathologie und der Immunologie. “Es ist ein proof-of-concept demonstriert, dass die Korrektur von gen-Defekten, die verursachen oder dazu beitragen, diabetes — in diesem Fall, in dem Wolfram-Syndrom-gen — wir können die beta-Zellen mehr effektiv Blutzucker kontrollieren. Es ist auch möglich, dass durch die Korrektur der genetischen defekte in diesen Zellen, können wir korrigieren, andere Probleme Wolfram-Syndrom-Patienten erleben, wie Sehbehinderung und neurodegeneration.“
In der Zukunft unter Verwendung CRISPR korrigieren bestimmte Mutationen in der beta-Zellen kann helfen, Patienten, deren diabetes ist das Resultat von mehreren genetischen und Umwelt-Faktoren, wie Typ 1, verursacht durch einen autoimmunen Prozess, der zerstört die beta-Zellen und Typ-2, die eng mit übergewicht und einem systemischen Prozess namens “ insulin-Resistenz.
„Wir sind begeistert über die Tatsache, dass wir in der Lage waren, die Kombination dieser beiden Technologien wachsenden beta-Zellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen und der Verwendung von CRISPR, um die richtige genetische defekte,“ Millman sagte. „In der Tat, fanden wir, dass die korrigierte beta-Zellen wurden nicht von beta-Zellen aus Stammzellen von gesunden Menschen ohne diabetes.“
Voran, der Prozess der Herstellung von beta-Zellen aus Stammzellen soll einfacher werden, sagte der Forscher. Zum Beispiel, die Wissenschaftler entwickelt haben, weniger aufdringliche Methoden, die Herstellung von induziert pluripotenten Stammzellen aus Blut — und Sie arbeiten auf die Entwicklung von Stammzellen aus Urin-Proben.
„In der Zukunft“, Urano, sagte, „wir können in der Lage sein, um ein paar Milliliter Urin von einem Patienten, machen die Stammzellen, die wir dann wachsen können in beta-Zellen, die richtigen Mutationen in diesen Zellen mit CRISPR, Pflanzen Sie Sie zurück in den Patienten und cure Ihre diabetes, die in unserer Klinik. Genetische Tests in Patienten mit diabetes, führt uns, Gene zu identifizieren, die korrigiert werden sollten, die dazu führen, um eine personalisierte regenerative Gentherapie.“