囊性纤维化(CF)是由CF跨膜电导调节剂(CFTR)基因突变引起的罕见疾病。在法国,超过80%的CF患者是纯合或杂合状态中F508DEL突变的载体。f508del导致过早降解但其他功能性蛋白质的合成。现在有很大的兴趣实施CFTR校正器,旨在营救顶部膜中的F508DEL。有些处于临床状态,但仍处于适度效率。需要使用相关的CF动物模型来对这些新化合物进行临床前研究。CF小鼠模型表现出几种相关的疾病,但无法模仿严重的肺部疾病:因此,已经开发了其他模型作为猪和雪貂中的CF。这两个物种都表现出有趣的气道障碍,但它们需要专门的设施和管理,这些设施和管理不容易获得,并带来了高昂的成本。此外,由于其剧烈的肠道疾病,只有少数动物达到成年年龄。最近,已经开发出了一条敲除(KO)大鼠,该大鼠在人类受试者中发现了许多CF表型的特征,包括气道粘液产生,气管发育,气道表面和周围液体液深,鼻粘液,牙齿,牙齿,牙齿,牙齿牙齿的缺陷以及VAS deferens的参与。大鼠是CF肺部疾病的有吸引力的模型,因为与小鼠不同,但与人类相似,它们在整个气管中都会形成广泛的粘膜下腺,直至支气管水平。尽管如此,CFTR-KO大鼠不允许研究校正器。F508DEL大鼠将通过Nantes的Trip Platform实现。因此,我们旨在使用F508DEL突变和单链寡脱氧核苷酸(SSODN)开发CF大鼠模型,该方法将与群集的定期散布的短palindromic重复(CRISPR)共同注入。这种新模型将使我们能够加深对由F508DEL突变引起的CF生理病理学的知识,尤其是关于肺部疾病和其他CFTR相关异常的知识。此外,F508DEL大鼠模型将使我们能够测试校正器对另一种模型中CF病理的影响,从而提供了有关其功效,代谢和毒性的有价值的补充数据。这种F508DEL大鼠模型将是世界上第一个模型,并构成了CF研究的重大进展。
基因组编辑工具的出现,例如CRISPR-CAS9,已使遗传和基于细胞的疗法的发展用于治疗遗传疾病(Porteus,2019年)。进行了多项临床试验,以测试自体基因编辑的造血干细胞(HSC)的安全性治疗遗传疾病(NCT03655678,NCT04208529,NCT0485576肝脏的编辑以治疗经性淀粉样变性(ATTR,NCT04601051)或遗传血管性水肿(HAE,NCT05120830)(Frangoul等,2021; Gillmore等,2021)。值得注意的是,目前大多数开放临床试验都集中在基因敲除(KO)而不是同源性基因修复上。KO不需要同时递送同源序列来纠正引起疾病的突变,因此通常与较高的成功编辑效率有关。由于我们已经广泛的知识和骨髓中HSC移植的既定程序(Consiglieri等,2022)以及脂质纳米颗粒技术的可用性,因此这些示例的可行性得到了加速,并有效地靶向了肝脏(QIU等,20221)。Unfortunately, such techniques and technologies are not available for targeting the lung speci fi cally, therefore, expanding the use of genome editing tools to treat other inherited disorders, such as cystic fi brosis (CF), primary ciliary dyskinesia (PCD) and surfactant protein disorders impacting the lungs is of signi fi cant interest.图1总结了这些研究的发现。CF是由CF跨膜电导调节剂(CFTR)基因突变引起的。在这些情况下,体内基因组编辑受到挑战的限制,其中1)将基因组编辑试剂递送到所需的细胞中,基因校正所需的同源重组需要CRISPR-CAS9和CRISPR-CAS9和同源DNA才能将其传递到同一细胞中,以及2)对理想细胞/干细胞的长期疾病矫正的理解。EX-VIVO基因编辑可能是一种更有效的方法,但是基因编辑的细胞和调理方案的递送,使上皮接受细胞的植入而没有损害患者的肺功能,但仍表现出重要的挑战。在本研究主题中,我们提供了四篇文章,描述了产生自体基因校正的气道基底细胞(BCS),移植气道BC的努力,并讨论了扩展这些工具以治疗影响肺泡的表面活性剂蛋白质疾病的潜力。一个主要挑战是气道干细胞的有效基因校正,同时保持其再生潜力。许多基因校正工作都集中在CF上,因为它是影响肺部最有特征的遗传疾病之一(Suzuki等,2020; Vaidyanathan等,2020)。在CFTR中已经描述了2000多种不同的突变,因此,人们对替换整个CFTR编码序列的兴趣引起了极大的兴趣,以开发适用于所有CF患者的治疗。但是,CFTR编码序列(4,500 bp)接近常用腺相关病毒的包装极限
对囊性纤维化变体的字母敏感性致病性预测Eli Fritz McDonald 1,2,Kathryn E. Oliver 3,4,Jonathan P. Schlebach 5,Jens Meiler 1,2,6,7**生物学,范德比尔特大学,纳什维尔,田纳西州37240,美国3美国埃默里大学医学院儿科学系,亚特兰大,佐治亚州30322,美国4囊性纤维化和航空疾病中心,亚特兰大和埃默里大学的儿童医疗保健,亚特兰大大学,亚特兰大,亚特兰大,加利福尼亚州30322,美国5个部门。范德比尔特大学药理学,纳什维尔,田纳西州纳什维尔37240,美国7莱比锡大学药物发现研究所,莱比锡大学,莱比锡,萨克斯04103,德国8号,8 8日,纳什维尔大学生物科学系,纳什维尔,田纳西州37235,美国37235作者:JM(jens@meilerlab.org),lp(lars.plate@vanderbilt.edu)囊性纤维化跨膜电导调节剂基因(CFTR)中的摘要变体导致囊性纤维化 - 一种致死性自身骨膜衰减障碍。在CFTR蛋白中改变单个氨基酸的错义变体是最常见的囊性纤维化变体之一,但是迄今为止,用于准确预测错义变体的分子后果的工具已限制为迄今为止。字母启示(AM)是一项新技术,可预测基于双重学识料蛋白质结构和进化特征的错义变体的致病性。在这里,我们评估了AM预测CFTR错义变种的致病性的能力。AM预测总体CFTR残基的致病性很高,从而在CFTR2.org数据库的CF变体上产生了高的假阳性率和公平分类性能。AM致病性评分与CF患者的致病性指标适度相关,包括汗液氯化物水平,胰腺功能不全率和铜绿假单胞菌感染率。相关性也与CFTR运输和体外折叠能力相关。相比之下,AM分数与CFTR通道功能在体外良好相关 - 尽管在训练过程中缺乏此类数据,但表明双重结构和进化训练方法学习了重要的功能信息。跨指标表明AM的不同性能可能会确定CFTR中的多态性是否是隐性CF变体,但无法区分机理效应或病理生理学的性质。最后,AM预测提供了有限的实用性,以告知CF变体的药理响应,即Theratype。开发新方法以区分CFTR变体的生化和药理学特性,仍然需要完善新兴精度CF治疗剂的靶向。
