UCLA tarafından yapılan yeni bir çalışmaya göre, nadir görülen ve ölümcül genetik bozukluk CD3 delta ağır kombine immün yetmezlik, en son genom düzenleme teknolojilerinin yardımıyla tek seferlik bir tedavide uygulanabilir. CD3 delta SCID olarak da bilinen CD3D genindeki mutasyon, kan kök hücrelerinden T hücrelerinin doğru şekilde üretilmesi için gerekli olan CD3 delta proteininin oluşumunu bozmaktadır.
T lenfosit eksikliği nedeniyle enfeksiyonlarla mücadele edemeyen bebekler
CD3 delta SCID’li bebekler T lenfosit eksikliği nedeniyle enfeksiyonlarla mücadele edemeyecek şekilde doğarlar ve tedavi edilmezlerse sıklıkla yaşamlarının ilk iki yılı içinde ölürler. Şu anda mevcut olan tek tedavi kemik iliği naklidir, ancak bu sürecin de ciddi tehlikeleri vardır.
Cell dergisinde yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar, kan kök hücrelerinde CD3 delta SCID’ye yol açan mutasyonun nasıl düzeltilebileceğini ve T hücreleri oluşturma kapasitelerinin nasıl geri kazanılabileceğini gösterdiler. Bu genom düzenleme tekniği baz düzenleme olarak biliniyor.
UCLA’daki Eli ve Edythe Broad Rejeneratif Tıp ve Kök Hücre Araştırmaları Merkezi, potansiyel tedaviyi geliştirmek için laboratuarları birlikte çalışan makalenin kıdemli yazarları Dr. Donald Kohn ve Dr. Gay Crooks’a ev sahipliği yapıyor.
Çeşitli SCID türleri de dahil olmak üzere, Kohn’un laboratuvarı halihazırda bir dizi bağışıklık sistemi anormalliği için etkili gen tedavileri oluşturmuştur. Kanada’daki Alberta Çocuk Hastanesi Araştırma Merkezi’nde pediatrik hematolog ve immünolog olan Dr. Nicola Wright, çocukları için daha iyi bir tedavi seçeneği aradığı için kendisinden ve meslektaşlarından CD3 delta SCID’ye odaklanmalarını istedi.
Kanada ve Meksika arasında göç eden Mennonit nüfusu CD3 delta SCID’ye oldukça yatkındır. Wright sözlerine şöyle devam etti: “Meksika’da yenidoğanlar SCID açısından kontrol edilmediği için geç teşhis konulan ve Kanada’ya oldukça hasta dönen bebeklerle sık sık karşılaşıyorum.
UCLA’daki son yılının sonunda laboratuvara katılan araştırma görevlisi Grace McAuley, Kohn Wright’ın talebini laboratuvarına getirdiğinde riskli bir fikirle öne çıktı.
Mikrobiyoloji, immünoloji ve moleküler genetiğin yanı sıra pediatri alanında da saygın bir profesör olan Kohn, “Grace, grubumun daha önce hiç keşfetmediği oldukça yeni bir araç olan baz düzenlemeyi denememizi tavsiye etti.
Baz düzenleme, araştırmacıların tek harfli DNA mutasyonlarını düzeltmelerine olanak tanıyan son derece hassas bir genom düzenleme yöntemidir. DNA’nın dört kimyasal yapı taşı A, T, C ve G’dir. Bu bazlar bir araya gelerek DNA’nın çift sarmal merdiven yapısının “basamaklarını” oluşturur.
Baz düzenleme, DNA’yı değiştirmek için kromozomun her iki ipliğini de kesen CRISPR-Cas9 gibi diğer gen düzenleme platformlarının aksine, kromozomu olduğu gibi bırakarak bir DNA baz harfini kimyasal olarak diğerine (örneğin A’yı G’ye) dönüştürüyor.
Şu anda UC San Diego’da yüksek lisans ve doktora yapan ve çalışmanın ilk yazarı olan McAuley, “Başlangıçta, baz düzenleme işe yaramadığında, gerçekten dik bir öğrenme eğrim vardı” diyor. Ama ilerlemekte ısrar ettim. Amacım, bu tedavinin güvenli bir şekilde yapılabileceği en kısa sürede kliniğe getirilmesine yardımcı olmaktı.
Baz düzenlemenin yaratıcısı ve Broad Enstitüsü’nde araştırmacı olan David Liu, yöntemin bu özel kullanım için güvenliğinin nasıl değerlendirileceği konusunda rehberlik isteyen McAuley ile temasa geçti. McAuley sonunda hastalığa neden olan genetik mutasyonu tersine çevirmede oldukça etkili olan bir baz düzenleyici keşfetti.
UCLA çalışması için hasta kök hücreleri bulmak, hastalığın istisnai nadirliği nedeniyle zordu. Wright, bilim insanlarına kemik iliği nakli yapılan bir CD3 delta SCID hastasından alınan kan kök hücrelerini verdiğinde, girişim ivme kazandı.
Üç laboratuvar deneyi sırasında, temel editör hastanın kök hücrelerinin ortalama %71’ini onardı.
UCLA’da romatoloji alanında klinik öğretim görevlisi olan Dr. Gloria Yiu ve McAuley daha sonra onarılan hücrelerin T hücrelerine dönüşüp dönüşemeyeceğini test etti. Yiu, insanlarda kan kök hücrelerinin T hücrelerine dönüştüğü organ olan timusu taklit eden kök hücrelerden yapılan doku kopyaları olan sentetik timik organoidleri kullandı.
Yapay timik organoidler, düzeltilmiş kan kök hücrelerini aldıktan sonra olgun, tamamen işlevsel T hücreleri geliştirdi.
Aynı zamanda makalenin ilk yazarlarından biri olan Yiu, “Yapay timik organoid, olgun T hücrelerinin üretimini çok verimli bir şekilde teşvik ettiği için hastaların kök hücrelerinin temel düzenlemesinin bu hastalıkta tanımlanan hatayı iyileştirebileceğini göstermek için uygun bir araçtı” dedi.
McAuley daha sonra onarılan kök hücrelerin dayanıklılığını incelemek için bir fare nakli kullandı. Nakilden dört ay sonra onarılan hücrelerin hala mevcut olması, baz düzenlemenin gerçek, kendini yenileyen kan kök hücrelerindeki mutasyonu başarıyla düzelttiğini kanıtladı. Sonuçlar, düzeltilmiş kan kök hücrelerinin zaman içinde dayanabileceğini ve hastaların sağlıklarını korumak için ihtiyaç duyacakları T hücrelerini üretebileceğini gösteriyor.
Patoloji ve laboratuvar tıbbı profesörü Crooks şu yorumda bulundu: “Bu çalışma, klinik ihtiyaç ve bilimsel uzmanlığın bir araya geldiği, işbirliğine dayalı bilimin muhteşem bir resmiydi. Her ekip üyesi projenin başarısı için çok önemliydi.
Çalışma ekibi şu anda Wright ile Kanada, Meksika ve Amerika Birleşik Devletleri’nden CD3 delta SCID’ye sahip bebekler için bir klinik çalışma üzerinde işbirliği yapmaktadır.
Ulusal Sağlık Enstitüleri, V Vakfı, A.P. Giannini Vakfı, Bill ve Melinda Gates Vakfı, Howard Hughes Tıp Enstitüsü ve Jeffrey Modell Vakfı bu çalışma için fon sağlamıştır.
Bu makalede açıklanan terapötik yaklaşım sadece klinik öncesi testlerde kullanılmış olup insanlarda test edilmemiş veya Gıda ve İlaç İdaresi tarafından insanlarda kullanım için güvenli ve etkili olduğu onaylanmamıştır. Bu teknik, UCLA Teknoloji Geliştirme Grubu tarafından Kaliforniya Üniversitesi Vekilleri adına yapılan ve Kohn ve McAuley’in ortak mucitler olarak listelendiği bir patent başvurusu kapsamındadır.
Kaynak: newsroom.ucla.edu/release
