Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Georgia Tech-Led Nanomedisin Center for Nucleoprotein Machines Sikrer $ 16,1 millioner Grant

Published on October 29, 2010 at 3:10 AM

Georgia Tech-ledede Nanomedisin Center for Nucleoprotein Machines har fått en pris på $ 16.1 millioner for fem år som en del av fornyelse av National Institutes of Health (NIH).

De åtte-institusjon forskerteam planer om å forfølge utviklingen av en klinisk levedyktig gen korreksjon teknologi for enkelt-gen lidelser og demonstrere teknologiens effekt med sigdcelleanemi.

Senteret er ett av åtte NIH Nanomedisin Development Centers etablert i 2005 og 2006, et viktig initiativ fra NIH langsiktige nanomedisin forskning mål.

Sigd celle sykdom er en genetisk tilstand tilstede ved fødselen som rammer mer enn 70.000 amerikanere. Det innebærer en eneste forandret gen som produserer unormalt hemoglobin - det proteinet som transporterer oksygen i blodet. I sigdcelleanemi, røde blodceller blir hard, klissete og "C" formet. Sickle cellene dø tidlig, noe som fører til en konstant mangel på røde blodlegemer. Den unormale cellene også tette flyten i små blodårer, forårsaker kroniske smerter og andre alvorlige problemer som infeksjoner og akutte bryst syndrom.

"Selv om forskerne vet sigdcelleanemi er forårsaket av en enkelt A til T mutasjon i beta-globin genet, er det ingen allment tilgjengelig kur", sier senter direktør Gang Bao, Robert A. Milton Chair i Biomedical Engineering i Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering ved Georgia Tech og Emory University. "Ved direkte og presist fikser enkelt mutasjon, håper vi å redusere eller eliminere sigdcelle befolkningen i et individs blodet og erstatte sigd celler med friske røde blodceller."

Senteret er ett av åtte NIH Nanomedisin Development Centers etablert i 2005 og 2006, et viktig initiativ fra NIH langsiktige nanomedisin forskning mål. Sentrene har svært tverrfaglige vitenskapelige teamene som omfatter biologer, leger, matematikere, ingeniører og dataforskere. Gjennom en intens konkurranse, valgte NIH fire sentrene for andre fase finansiering, herunder den ene ledet av Georgia Tech.

I tillegg til eksperter i Coulter Department of Biomedical Engineering ved Georgia Tech og Emory University og School of Chemical & biomolekylære Engineering ved Georgia Tech, forskere fra Medical College of Georgia, Cold Spring Harbor Laboratory, New York University Medical Center, Massachusetts Institute of Teknologi, Stanford University og Harvard University er også medlemmer av senteret.

Genet korreksjon tilnærmingen foreslått av forskerteamet å behandle sigdcelleanemi innebærer å levere konstruert sink finger nukleaser (ZFNs) - genetiske saks som kutter DNA på et bestemt sted - og DNA korreksjon maler inn i kjernen av hematopoetiske stamceller isolert fra benmarg av personer med sigdcelleanemi. Forskerne valgte hematopoetiske stamceller fordi de er forløpere for alle blodceller, inkludert cellene gjengitt dysfunksjonelle i sigd celle pasienter. Hematopoetiske stamceller ha slike potente regenererende potensialet som transplantasjon av enda en enkelt stamcelletransplantasjon er tilstrekkelig til å gjenoppbygge hele blod-systemet til en organisme.

Forskerne planlegger å ingeniør og optimalisere ZFN proteinene slik at de vil indusere en dobbel tråd pause i DNA nær sigdcelleanemi mutasjon, og dermed aktivering av genet for korreksjon. Den ødelagte DNA ender skal komme inn i homolog rekombinasjon reparere veien, som vil benytte den genetiske informasjonen gitt av donor mal - snarere enn den opprinnelige feilaktig informasjon - til rette mutasjonen. Når gen-korrigerte hematopoetiske stamceller blir injisert tilbake i kroppen, vil de produsere friske røde blodceller for å erstatte sigd cellene.

"Denne tilnærmingen representerer en betydelig paradigmeskifte i aktuelle genet målretting og genterapi teknologi i at ingen viral-basert vektor-eller fremmed DNA er brukt," forklarte Bao, som også er Georgia Tech College of Engineering Distinguished Professor. "Vi synes det er en lovende tilnærming fordi vi ikke trenger å fikse alle de mutasjoner i alle celler, vi trenger bare å sterkt redusere sigdcelle befolkningen ved å erstatte disse cellene med friske røde blodceller."

Det er betydelige utfordringer i å oppnå målene i sentrum, herunder behovet for å dramatisk øke frekvensen av homolog rekombinasjon-mediert genet korreksjon, bedre aktivitet og spesifisitet ZFNs å maksimere genet korrigering effektiviteten og minimere potensielt skadelige off-target effekter, levere komponentene som er nødvendige for genet korreksjon til hematopoetiske stamceller med høy effektivitet og gjennomstrømning, unngå uønsket genomisk rearrangements og optimalisere engraftment av ZFN-modifiserte hematopoetiske stamceller.

For å øke effektiviteten av genet korreksjon i hematopoetiske stamceller, vil den foreslåtte genet korreksjon tilnærming krever et skifte i reparasjon vei valg fra ikke-homolog ende bli mot homolog rekombinasjon. For å oppnå dette, forskerne planlegger å bruke metoder de utviklet seg de siste fire årene til å visualisere montering av reparasjon komplekser på dobbel tråd pause nettsteder og utvikle tiltak for å skifte pathway valg mot homolog rekombinasjon.

For å kontrollere ZFN aktivitet slik at uønskede off-target effekter eller gen rearrangements kan minimeres eller unngås, forskerne planlegger å avgrense og optimalisere design og produksjon av proteiner og utvikle photoactivatable proteiner for bedre temporal kontroll av ZFN aktivitet. I tillegg, ved å undersøke skjebnen og dynamikk konstruert proteiner og donor mal i levende celler, og forekomst og biologiske effekter av uønskede mutasjoner og gen rearrangements vil forskerteamet ytterligere forbedre prosessen.

Med romanen bildebehandling prober og metoder som allerede er utviklet i Nanomedisin Center for Nucleoprotein Machines, vil forskerne kunne observere systematisk og optimalisere hvert trinn i genet korreksjon prosessen. Når det er oppnådd, vil forskerteamet demonstrere genet korreksjon tilnærming i en mus modell av sigdcelleanemi. Deres mål er å vise at gen-korrigert celler kan rekonstituere musen hematopoetiske systemet og reversere sigdcelleanemi fenotype, ifølge Bao.

"Vi ønsker å fokusere på sigdcelleanemi å demonstrere denne tilnærmingen, men hvis vi lykkes, kan den samme tilnærmingen vedtas å behandle noen av de andre 6000 anslått enkelt gen lidelser i verden i dag, slik som cystisk fibrose og Tay-Sachs , "bemerket Bao.

Kilde: http://gtresearchnews.gatech.edu/

Last Update: 3. October 2011 14:07

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit