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Georgia Tech-Led Centro de Nanomedicina Nucleoproteína máquinas asegura $ 16,1 millones de subvención

Published on October 29, 2010 at 3:10 AM

El Georgia Tech dirigido por el Centro de Nanomedicina para máquinas Nucleoproteína ha recibido un premio de $ 16.1 millones durante cinco años como parte de su renovación por los Institutos Nacionales de Salud (NIH).

El equipo de investigación de ocho instituciones los planes para lograr el desarrollo de una tecnología de corrección de genes clínicamente viable para enfermedades monogénicas y demostrar la eficacia de la tecnología con la enfermedad de células falciformes.

El centro es uno de los ocho Centros de Desarrollo de Nanomedicina NIH estableció en 2005 y 2006, una iniciativa clave de largo plazo de los NIH nanomedicina objetivos de investigación.

La anemia falciforme es una enfermedad genética presente en el nacimiento que afecta a más de 70.000 estadounidenses. Se trata de un único gen alterado que produce hemoglobina anormal - la proteína que transporta oxígeno en la sangre. En la enfermedad de células falciformes, los glóbulos rojos se vuelven duros, pegajosos y "C" en forma. Las células falciformes mueren temprano, lo que provoca una constante escasez de glóbulos rojos. Las células anormales que también obstruyen el flujo en los vasos sanguíneos pequeños, causando dolor crónico y otros problemas graves, como infecciones y síndrome torácico agudo.

"A pesar de que los investigadores saben que la enfermedad de células falciformes es causada por una sola mutación de la A a la T en el gen de la beta-globina, no hay una cura que se dispone", dijo el director del centro pandillas Bao, el Presidente Robert A. Milton en Ingeniería Biomédica en el Wallace H. Coulter Departamento de Ingeniería Biomédica de Georgia Tech y la Universidad de Emory. "Al directa y precisa fijación de la mutación, esperamos reducir o eliminar la población de células falciformes en el torrente sanguíneo de un individuo y reemplazar las células falciformes, con glóbulos rojos sanos."

El centro es uno de los ocho Centros de Desarrollo de Nanomedicina NIH estableció en 2005 y 2006, una iniciativa clave de largo plazo de los NIH nanomedicina objetivos de investigación. Los centros cuentan con equipos de científicos altamente multidisciplinario que incluye biólogos, médicos, matemáticos, ingenieros y científicos de la computación. A través de una intensa competencia, el NIH seleccionado cuatro centros para la financiación de la segunda fase, entre ellas la encabezada por Georgia Tech.

Además de los expertos en el Departamento de Coulter de Ingeniería Biomédica de Georgia Tech y la Universidad de Emory y la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech, investigadores de la Facultad de Medicina de Georgia, Cold Spring Harbor Laboratory, Nueva York University Medical Center, el Massachusetts Institute of Tecnología, la Universidad de Stanford y la Universidad de Harvard también son miembros del centro.

El enfoque de la corrección de genes propuesto por el equipo de investigación para tratar la enfermedad de células falciformes implica la entrega de ingeniería nucleasas de dedos de zinc (ZFNs) - tijeras genéticas que cortan el ADN en un sitio específico - y las plantillas de corrección de ADN en el núcleo de las células madre hematopoyéticas aisladas de la de la médula ósea de los individuos con enfermedad de células falciformes. Los investigadores eligieron las células madre hematopoyéticas, porque son los precursores de todas las células sanguíneas, incluyendo las células prestados disfuncional en pacientes con anemia drepanocítica. Las células madre hematopoyéticas tienen un potencial tan potente regenerador que el trasplante de incluso una sola célula madre hematopoyética es suficiente para reconstruir el sistema de la sangre entera de un organismo.

Los investigadores planean diseñar y optimizar las proteínas ZFN lo que provocará una rotura de doble cadena en el ADN, cerca de la mutación de las células falciformes enfermedad, con lo que la activación del gen para la corrección. Los extremos rotos de ADN que entrar en la vía de reparación de recombinación homóloga, que utilizará la información genética proporcionada por la plantilla de los donantes - en vez de la información errónea original - para corregir la mutación. Cuando el gen corregido las células madre hematopoyéticas se inyecta de nuevo en el cuerpo, van a producir glóbulos rojos sanos para reemplazar las células falciformes.

"Este enfoque representa un cambio importante en el gen de la tecnología actual orientación y terapia génica en la que se utiliza ningún vector viral basado en el ADN o el extranjero", explica Bao, quien también es Georgia Tech Facultad de Ingeniería Profesor Distinguido. "Creemos que es un enfoque prometedor, ya que no es necesario fijar todas las mutaciones en todas las células, sólo tenemos que reducir considerablemente la población de células falciformes mediante la sustitución de las células con glóbulos rojos sanos."

Hay obstáculos importantes en el logro de los objetivos del centro, incluyendo la necesidad de aumentar drásticamente la tasa de corrección de genes homólogos mediada por recombinación, mejorar la actividad y la especificidad de ZFNs para maximizar la eficiencia y minimizar la corrección de genes potencialmente dañinos fuera de objetivo efectos, entregar los componentes necesarios para la corrección de genes a las células madre hematopoyéticas con gran eficiencia y el rendimiento, evitar reordenamientos genómicos no deseados y optimizar el injerto de ZFN modificado células madre hematopoyéticas.

Para aumentar la eficiencia de la corrección de genes en las células madre hematopoyéticas, el enfoque de genes corrección propuesta requerirá un cambio en la elección de la vía de reparación de extremos no homólogos de unirse a la recombinación homóloga. Para lograr esto, los investigadores planean utilizar métodos que desarrollaron en los últimos cuatro años para visualizar el conjunto de los complejos de reparación en los lugares de descanso de doble filamento y desarrollar intervenciones de cambio de elección de la vía hacia la recombinación homóloga.

Para controlar la actividad ZFN para que no deseados fuera de objetivo efectos o reordenamiento del gen se puede minimizar o evitar, los investigadores planean perfeccionar y optimizar el diseño y la producción de las proteínas y desarrollo de proteínas fotoactivables para un mejor control temporal de la actividad ZFN. Además, mediante la investigación de la suerte y la dinámica de las proteínas de ingeniería y de la plantilla de los donantes en las células vivas, y la incidencia y los efectos biológicos de las mutaciones no deseadas y el reordenamiento del gen, el equipo de investigación mejorará aún más el proceso.

Con sondas de imagen novedosa y métodos ya desarrollados en el Centro de Nanomedicina para máquinas Nucleoproteína, los investigadores serán capaces de observar y de forma sistemática para optimizar cada paso en el proceso de corrección de genes. Una vez que se lleva a cabo, el equipo de investigación demuestran el enfoque de corrección génica en un modelo murino de enfermedad de células falciformes. Su objetivo es demostrar que el gen corregido las células pueden reconstituir el sistema hematopoyético del ratón y revertir el fenotipo de la enfermedad de células falciformes, de acuerdo con Bao.

"Queremos concentrarnos en la enfermedad de células falciformes para demostrar este método, pero si tenemos éxito, el mismo enfoque que se pueden adoptar para tratar algunos de los otros 6.000 trastornos calcula un único gen en el mundo actual, como la fibrosis quística y la enfermedad de Tay-Sachs ", señaló Bao.

Fuente: http://gtresearchnews.gatech.edu/

Last Update: 3. October 2011 02:40

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