Разработка эффективного способа коррекции мутации F508del при муковисцидозе с помощью геномного редактирования

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-75-20095

НазваниеРазработка эффективного способа коррекции мутации F508del при муковисцидозе с помощью геномного редактирования

Руководитель Смирнихина Светлана Анатольевна, Кандидат медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова" , г Москва

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-402 - Медицинская генетика

Ключевые слова Терапия муковисцидоза, геномное редактирование, CRISPR/Cas9, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, ИПСК

Код ГРНТИ34.15.23, 76.03.39, 34.15.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Несмотря на существенные успехи, достигнутые в последние годы в лечении самого частого наследственного заболевания – муковисцидоза (разработка патогенетического лечения, усовершенствование симптоматической терапии), это заболевание остается неизлечимым. Между тем, развитие недавно появившихся методов геномного редактирования с использованием специфических нуклеаз открывает новые горизонты в разработке этиотропного лечения наследственных заболеваний, включая муковисцидоз (МВ). Геномное редактирование, в том числе CRISPR/Cas9, позволяет редактировать, «исправить» мутацию в гене, и, в отличие от традиционной генной терапии, демонстрирует довольно высокую эффективность и, что самое главное, позволяет закрепить «скорректированный» аллель в геноме. Несмотря на существование довольно сильной конкуренции как среди научных групп, так и среди коммерческих компаний в области разработки лечения МВ с использованием геномного редактирования, постоянно развивающиеся технологии позволяют усовершенствовать данный подход, увеличивая его эффективность и специфичность, что делает исследования в этой области перспективными и актуальными, даже в условиях сильной конкуренции. Целью данного проекта является разработка способа таргетной коррекции самой частой при МВ мутации p.F508del в гене CFTR с помощью технологии геномного редактирования CRISPR/Cas9. В данном проекте мы планируем разработать два подхода к исправлению мутации F508del: 1. редактирование мутации в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (ИСПК), полученных от пациентов с МВ; 2. коррекцию мутации в клетках респираторного эпителия, полученного из нередактированных ИПСК, или в культуре иммортализованного эпителия трахеи (CFTE29о-) с помощью аденоассоциированного вирусного вектора, несущего компоненты CRISPR/Cas9. Мы выбрали клетки респираторного эпителия в качестве клеточной модели МВ, так как в клинической картине зачастую решающую роль в определении тяжести заболевания играет повреждение легкого. После разработки и отладки работы генно-инженерных конструкций с ферментом редактирования и направляющей РНК, а также со вставкой для направленной гомологичной репарации нормальной (скорректированной) последовательности гена CFTR, полученная система будет применена к редактированию ИПСК, полученных из фибробластов больных МВ с гомозиготной мутацией F508del. Далее ИПСК с редактированной мутацией будут дифференцированы в клетки респираторного эпителия, в которых мы покажем восстановление функции белка CFTR, а также дадим детальную характеристику этих клеток как на геномном, так и на транскриптомном уровнях. Для разработки системного способа редактирования мутации F508del, не привязанного к работе с пациент-специфичными клеточными культурами и последующей трансплантацией, мы планируем использовать вирусный метод доставки компонентов CRISPR/Cas9 на основе аденоассоциированного вирусного вектора (ААВ) 6 серотипа, имеющего тропность к клеткам легкого человека, несущий компоненты CRISPR/Cas9. В целях отработки метода для трансдукции будут использованы полученные из ИПСК клетки респираторного эпителия или клетки CFTE29о-. Коллектив исполнителей владеет всеми ключевыми методиками, необходимыми для реализации различных этапов данного проекта. В случае успешного завершения запланированных работ необходимо будет начать проведение доклинических/клинических исследований, которые в случае успеха приведут к получению уникальной медицинской технологии для лечения частого наследственного заболевания и послужат толчком к развитию аналогичных технологий для многих других болезней.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Смирнихина С.А., Анучина А.А., Кочергин-Никитский К.С., Адильгереева Э.П., Якушина В.Д., Лавров А.В. Экспериментальные подходы к таргетному редактированию гена CFTR с помощью CRISPR-Cas9 Вестник РГМУ, №2, с. 15-21 (год публикации - 2018)
10.24075/vrgmu.2018.022

2. Смирнихина С.А., Лавров А.В. Современное патогенетическое лечение и разработка новых методов генной и клеточной терапии муковисцидоза Гены & Клетки, Том XIV, №3, стр. 22-31 (год публикации - 2018)

3. Смирнихина С.А., Анучина А.А., Лавров А.В. Ways of improving precise knock-in by genome editing technologies Human Genetics, Nov 2. doi: 10.1007/s00439-018-1953-5 (год публикации - 2018)
10.1007/s00439-018-1953-5

4. Кондратьева Е.В., Адильгереева Э.П., Амелина Е.Л., Табаков В.Ю., Анучина А.А., Устинов К.Д., Ясиновский М.И., Воронина Е.С., Лавров А.В., Смирнихина С.А. Получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из фибробластов пациента с муковисцидозом Сибирское медицинское обозрение, № 2, стр. 95-101 (год публикации - 2019)
10.20333/2500136-2019-2-95-101

5. Смирнихина С.А., Анучина А.А., Кочергин-Никитский К., Адильгереева Э., Лавров А. Improving of CRISPR/Cas9 efficacy for F508del mutation correction in cystic fibrosis European Journal of Human Genetics, 27: 80-81 (год публикации - 2019)
10.1038/s41431-019-0404-7

6. Кондратьева Е.В., Анучина А.А., Адильгереева Э.П., Амелина Е.Л., Устинов К.Д., Ясиновский М.И., Кочергин-Никитский К.С., Зайнитдинова М.И., Мозговой И.В., Лавров А.В., Смирнихина С.А. F508del editing in patient-derived iPSCs by CRISPR/Cas9 European Journal of Human Genetics, 27: 1907-1908 (год публикации - 2019)
10.1038/s41431-019-0493-3

7. Смирнихина С.А., Кондратьева Е.В., Анучина А.А., Адильгереева Э.П., Амелина Е.Л., Устинов К.Д., Ясиновский М.И., Кочергин-Никитский К.С., Зайнитдинова М.И., Мозговой И.В., Лавров А.В. F508del correction in CFTE29o- cell line by CRISPR/Cas9 European Journal of Human Genetics, 27: 1700 (год публикации - 2019)
10.1038/s41431-019-0494-2

8. Смирнихина С., Анучина А., Адильгереева Э., Амелина Е., Кондратьева Е., Устинов К., Ясиновский М., Кочергин-Никитский К., Зайнитдинова М., Слесаренко Я., Мозговой И., Лавров А. F508del editing in CFTE29o- cell line and iPSCs from patient with cystic fibrosis by CRISPR/Cas9 FEBS Open Bio, 9(Suppl. 1) (2019) 65–431; pp. 397-398 (год публикации - 2019)
10.1002/2211-5463.12675

9. Анучина А.А., Лавров А.В., Смирнихина С.А. TIRR: a potential front runner in HDR race−hypotheses and perspectives Molecular Biology Reports, 47, 2371–2379. (год публикации - 2020)
10.1007/s11033-020-05285-x

10. Слесаренко Я.С., Лавров А.В., Смирнихина С.А. Клинические исследования для лечения наследственных заболеваний методами геномного редактирования Гены и клетки, Том XV, №2, с. 51-57 (год публикации - 2020)
10.23868/202004023

11. Кондратьева Е., Адильгереева Э., Амелина Е., Табаков В., Демченко А., Устинов К., Ясиновский М., Воронина Е., Лавров А., Смирнихина С. Generation of induced pluripotent stem cell line (RCMGi001-A) from human skin fibroblasts of a cystic fibrosis patient with p.F508del mutation Stem Cell Research (год публикации - 2020)
10.1016/j.scr.2020.101933

12. Кондратьева Е., Демченко А., Лавров А., Смирнихина С. An overview of currently available molecular Cas-tools for precise genome modification Gene, 145225 (год публикации - 2020)
10.1016/j.gene.2020.145225

13. Смирнихина С.А., Кондратьева Е.В., Адильгереева Э.П., Анучина А.А., Зайнитдинова М.И., Слесаренко Я.С., Ершова А.С., Устинов К.Д., Ясиновский М.И., Амелина Е.Л., Воронина Е.С., Якушина В.Д., Табаков В.Ю., Лавров А.В. P.F508del editing in cells from cystic fibrosis patients PLoS ONE, 15(11): e0242094 (год публикации - 2020)
10.1371/journal.pone.0242094

14. Смирнихина С.А., Банников А.В., Анучина А.А., Кочергин-Никитский К.С., Адильгереева Э.П., Лавров А.В. Факторы, влияющие на эффективность CRISPR/Cas9 для коррекции мутации F508del при муковисцидозе Медицинская генетика, Т.16, № 11 (185), с. 32-37 (год публикации - 2017)

15. Смирнихина С.А., Анучина А.А., Кочергин-Никитский К.С., Адильгереева Э.П., Якушина В.Д., Лавров А.В. Коррекция мутации F508del при муковисцидозе с помощью CRISPR/Cas9 Вестник РГМУ, 2018, №2 (год публикации - 2018)
10.24075/vrgmu.2018.017

Публикации