Rekombinantní genomové inženýrství zprostředkované AAV - Recombinant AAV mediated genome engineering

Rekombinantní virus spojený s adeno (rAAV) založené genomové inženýrství je editace genomu platforma zaměřená na použití rekombinantní rAAV vektory, které umožňují inzerci, deleci nebo substituci DNA sekvence do genomů živých savčích buněk. Technika staví na Mario Capecchi a Oliver Smithies ' Nobelova cena –Vítězný objev homologní rekombinace (HR), což je přirozený mechanismus opravy vysoké věrnosti DNA, lze využít k provedení přesných genomových změn u myší. Úpravy genomu zprostředkované rAAV zlepšují účinnost této techniky, aby ji bylo možné povolit genomové inženýrství v jakékoli předem stanovené a diferencované lidské buněčné linii, která má na rozdíl od myších ES buněk nízkou míru HR.

Tato technika byla široce přijata pro použití při generování lidských buněčných linií modely isogenních lidských onemocnění. Používá se také k optimalizaci buněčných linií bioproduktů pro biovýrobu proteinových vakcín a terapeutik. Kromě toho se díky nepatogenní povaze rAAV ukázal jako žádoucí vektor pro provádění genové terapie u živých pacientů.

rAAV vektor

Schéma typického vektoru rAAV^[1]

Genom rAAV je sestaven z jednořetězcové deoxyribonukleové kyseliny (ssDNA), buď pozitivně nebo negativně, která je dlouhá přibližně 4,7 kilobází. Tyto jednovláknové virové vektory DNA mají vysokou hodnotu transdukce rychlosti a mají jedinečnou vlastnost stimulovat endogenní HR, aniž by docházelo k přerušení dvouřetězcové DNA v genomu, což je typické pro jiné naváděcí endonukleáza zprostředkované metody úpravy genomu.

Schopnosti

Uživatelé mohou navrhnout vektor rAAV do jakéhokoli cílového genomového lokusu a provádět hrubé i jemné endogenní genové změny v typech somatických savčích buněk. Patří mezi ně genové knock-outy pro funkční genomiku nebo „knock-in“ inzercí proteinových značek pro sledování translokačních událostí na fyziologických úrovních v živých buňkách. Nejdůležitější je, že rAAV cílí na jednu alelu najednou a nevede k žádným genomickým změnám mimo cíl.^[2] Z tohoto důvodu je schopen rutinně a přesně modelovat genetická onemocnění způsobená subtilním SNP nebo bodové mutace, které jsou stále více terčem nových programů objevování drog.^[2]

Aplikace

Doposud bylo použití genomového inženýrství zprostředkovaného rAAV publikováno ve více než 1300 recenzovaných vědeckých časopisech.^[3] Další objevující se aplikace úpravy genomu na základě rAAV je pro genovou terapii u pacientů, vzhledem k přesnosti a nedostatku mimotelových rekombinačních událostí poskytovaných přístupem.

Viz také

Zdroje

Bardelli A, Parsons DW, Silliman N, et al. (Květen 2003). „Mutační analýza tyrosinkinomu u kolorektálních karcinomů“. Věda. 300 (5621): 949. doi:10.1126 / science.1082596. PMID 12738854.
Kohli M, Rago C, Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B (2004). „Snadné metody generování knockoutů genů lidských somatických buněk pomocí rekombinantních adeno-asociovaných virů“. Nucleic Acids Res. 32 (1): 3e – 3. doi:10.1093 / nar / gnh009. PMC 373311. PMID 14704360.
Wang Z, Shen D, Parsons DW a kol. (Květen 2004). "Mutační analýza tyrosin fosfatomu u kolorektálních rakovin". Věda. 304 (5674): 1164–6. Bibcode:2004Sci ... 304.1164W. doi:10.1126 / science.1096096. PMID 15155950.
Dhanushkodi A, Akano EO, Roguski EE, Xue Y, Rao SK, Matta SG, Rex, TS a McDonald MP (2013). „Jediná intramuskulární injekce mutantního erytropoetinu zprostředkovaného rAAV chrání před parkinsonismem vyvolaným MPTP“. Geny, mozek a chování. 12 (2): 224–233. doi:10.1111 / gbb.12001. PMC 4360975. PMID 23190369.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
Topaloglu O, Hurley PJ, Yildirim O, Civin CI, Bunz F (2005). „Vylepšené metody pro generování knockoutu lidských genových a knockinových buněčných linií“. Nucleic Acids Res. 33 (18): e158. doi:10.1093 / nar / gni160. PMC 1255732. PMID 16214806.
Moroni M, Sartore-Bianchi A, Benvenuti S, Artale S, Bardelli A, Siena S (listopad 2005). „Somatická mutace katalytické domény EGFR a léčba gefitinibem u kolorektálního karcinomu“. Ann. Oncol. 16 (11): 1848–9. doi:10.1093 / annonc / mdi356. PMID 16012179.
Di Nicolantonio F, Bardelli A (leden 2006). „Kinázové mutace v rakovině: praskliny v nepřátelském brnění?“. Curr Opin Oncol. 18 (1): 69–76. doi:10.1097 / 01.cco.0000198020.91724.48. PMID 16357567.
Benvenuti S, Sartore-Bianchi A, Di Nicolantonio F a kol. (Březen 2007). „Onkogenní aktivace signální dráhy RAS / RAF zhoršuje reakci metastatických kolorektálních karcinomů na léčbu protilátkami proti epidermálnímu receptoru růstového faktoru“. Cancer Res. 67 (6): 2643–8. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-06-4158. PMID 17363584.
Arena S, Pisacane A, Mazzone M, Comoglio PM, Bardelli A (červenec 2007). "Genetické cílení na kinázovou aktivitu Met receptoru v rakovinných buňkách". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 (27): 11412–7. Bibcode:2007PNAS..10411412A. doi:10.1073 / pnas.0703205104. PMC 2040912. PMID 17595299.
Konishi H, Karakas B, Abukhdeir AM a kol. (Září 2007). „Vyřazení mutantního K-ras v netumorigenních lidských epiteliálních buňkách jako nový model pro studium transformace zprostředkované K-ras“. Cancer Res. 67 (18): 8460–7. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-07-0108. PMID 17875684.
Arena S, Isella C, Martini M, de Marco A, Medico E, Bardelli A (září 2007). „Vyřazení onkogenního Krasa netransformuje myší somatické buňky, ale spouští transkripční reakci, která klasifikuje lidské rakoviny“. Cancer Res. 67 (18): 8468–76. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-07-1126. PMID 17875685.
Grim JE, Gustafson MP, Hirata RK, et al. (Červen 2008). „Odbourávání substrátu závislé na izoformě a buněčném cyklu F ubwitin ligázou Fbw7“. J. Cell Biol. 181 (6): 913–20. doi:10.1083 / jcb.200802076. PMC 2426948. PMID 18559665.
Fattah FJ, Lichter NF, Fattah KR, Oh S, Hendrickson EA (červen 2008). „Ku70, základní gen, moduluje frekvenci rAAV zprostředkovaného genového cílení v lidských somatických buňkách“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (25): 8703–8. Bibcode:2008PNAS..105,8703F. doi:10.1073 / pnas.0712060105. PMC 2438404. PMID 18562296.
Di Nicolantonio F, Martini M, Molinari F a kol. (Prosinec 2008). „BRAF divokého typu je vyžadován pro reakci na panitumumab nebo cetuximab u metastatického kolorektálního karcinomu“. J. Clin. Oncol. 26 (35): 5705–12. doi:10.1200 / JCO.2008.18.0786. hdl:2434/349662. PMID 19001320.
Di Nicolantonio F, Arena S, Gallicchio M a kol. (Prosinec 2008). „Nahrazení normálu mutantními alelami v genomu normálních lidských buněk odhaluje mutačně specifické lékové odpovědi“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (52): 20864–9. Bibcode:2008PNAS..10520864D. doi:10.1073 / pnas.0808757105. PMC 2634925. PMID 19106301.
Gustin JP, Karakas B, Weiss MB a kol. (Únor 2009). „Knockin mutantní PIK3CA aktivuje více onkogenních drah“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (8): 2835–40. Bibcode:2009PNAS..106,2835G. doi:10.1073 / pnas.0813351106. PMC 2636736. PMID 19196980.
Sartore-Bianchi A, Martini M, Molinari F a kol. (Březen 2009). „PIK3CA mutace u kolorektálního karcinomu jsou spojeny s klinickou rezistencí na monoklonální protilátky cílené na EGFR“. Cancer Res. 69 (5): 1851–7. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-08-2466. PMID 19223544.
Sur S, Pagliarini R, Bunz F a kol. (Březen 2009). „Panel isogenních lidských rakovinných buněk navrhuje terapeutický přístup pro rakoviny s inaktivovaným p53“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (10): 3964–9. Bibcode:2009PNAS..106.3964S. doi:10.1073 / pnas.0813333106. PMC 2656188. PMID 19225112.
Yun J, Rago C, Cheong I a kol. (Září 2009). „Nedostatek glukózy přispívá k rozvoji mutací dráhy KRAS v nádorových buňkách“. Věda. 325 (5947): 1555–9. Bibcode:2009Sci ... 325.1555Y. doi:10.1126 / science.1174229. PMC 2820374. PMID 19661383.
Sartore-Bianchi A, Di Nicolantonio F, Nichelatti M, et al. (2009). „Multi-determinantní analýza molekulárních změn pro předpovědi klinického přínosu pro monoklonální protilátky cílené na EGFR u kolorektálního karcinomu“. PLOS One. 4 (10): e7287. doi:10,1371 / journal.pone.0007287. PMC 2750753. PMID 19806185.
Endogenní exprese onkogenní mutace PI3K vede k aktivované signalizaci PI3K a invazivnímu fenotypovému plakátu prezentovanému na AACR / EORTC Molecular Targets and Cancer Therapeutics, Boston, USA, listopad 2009.
Bardelli A, Siena S (březen 2010). „Molekulární mechanismy rezistence na cetuximab a panitumumab u kolorektálního karcinomu“. J. Clin. Oncol. 28 (7): 1254–61. doi:10.1200 / JCO.2009.24.6116. PMID 20100961.
Fattah F, Lee EH, Weisensel N, Wang Y, Lichter N, Hendrickson EA (únor 2010). „Ku reguluje nehomologní koncové spojovací cesty výběr opravy dvouvláknového zlomu DNA v lidských somatických buňkách“. PLOS Genet. 6 (2): e1000855. doi:10.1371 / journal.pgen.1000855. PMC 2829059. PMID 20195511.
Buron N, Porceddu M, Brabant M a kol. (2010). „Využití mitochondrií lidských rakovinných buněčných linií k prozkoumání mechanismů peptidů BH3 a permeabilizace mitochondriální membrány indukované ABT-737“. PLOS One. 5 (3): e9924. doi:10,1371 / journal.pone 0009924. PMC 2847598. PMID 20360986.
Endogenní exprese onkogenní mutace PI3K vede k akumulaci antiapoptotických proteinů v mitochondriích Plakát Prezentace na AACR 2010, Washington, D.C., USA, duben. 2010
Použití izogenních buněčných linií „X-MAN“ k definování profilů aktivity inhibitorů PI3-kinázy Plakát Prezentováno na AACR 2010, Washington, D.C., USA, duben. 2010
Použití mutantu PI3CA „X-MAN“ zvyšuje expresi jednotlivých izoforem tubulinu a podporuje rezistenci na léky proti mitotické chemoterapii. Plakát Prezentováno na AACR 2010, Washington, D.C., USA, duben. 2010
Di Nicolantonio F, Arena S, Tabernero J a kol. (Srpen 2010). „Deregulace signálních drah PI3K a KRAS v lidských rakovinných buňkách určuje jejich reakci na everolimus“. J. Clin. Investovat. 120 (8): 2858–66. doi:10,1172 / JCI37539. PMC 2912177. PMID 20664172.
Kim YG, Cha J, Chandrasegaran S (únor 1996). „Hybridní restrikční enzymy: fúze zinkového prstu s doménou štěpení Fok I“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 93 (3): 1156–60. Bibcode:1996PNAS ... 93.1156K. doi:10.1073 / pnas.93.3.1156. PMC 40048. PMID 8577732.
Bitinaite J, Wah DA, Aggarwal AK, Schildkraut I (září 1998). „FokI dimerizace je nutná pro štěpení DNA“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (18): 10570–5. Bibcode:1998PNAS ... 9510570B. doi:10.1073 / pnas.95.18.10570. PMC 27935. PMID 9724744.
Cathomen T, Joung JK (červenec 2008). „Nukleázy se zinkovým prstem: objevuje se nová generace“. Mol. Ther. 16 (7): 1200–7. doi:10.1038 / mt.2008.114. PMID 18545224.
Pabo CO, Peisach E, Grant RA (2001). "Návrh a výběr nových proteinů Cys2His2 se zinkovým prstem". Annu. Biochem. 70: 313–40. doi:10,1146 / annurev.biochem.70.1.313. PMID 11395410.
Ramirez CL, Foley JE, Wright DA a kol. (Květen 2008). "Neočekávaná míra selhání modulární sestavy zinkových prstů". Nat. Metody. 5 (5): 374–5. doi:10.1038 / nmeth0508-374. PMID 18446154.
Maeder ML, Thibodeau-Beganny S, Osiak A a kol. (Červenec 2008). „Rychlé“ open-source „inženýrství přizpůsobených nukleáz se zinkovým prstem pro vysoce účinnou modifikaci genu“. Mol. Buňka. 31 (2): 294–301. doi:10.1016 / j.molcel.2008.06.016. PMC 2535758. PMID 18657511.
Ochiai H, Fujita K, Suzuki K a kol. (Srpen 2010). „Cílená mutageneze v embryu mořského ježka pomocí nukleáz se zinkovým prstem“ (PDF). Geny buňky. 15 (8): 875–85. doi:10.1111 / j.1365-2443.2010.01425.x. PMID 20604805.
Shukla VK, Doyon Y, Miller JC a kol. (Květen 2009). „Přesná modifikace genomu u druhů plodin Zea mays pomocí nukleáz se zinkovým prstem“. Příroda. 459 (7245): 437–41. Bibcode:2009 Natur.459..437S. doi:10.1038 / nature07992. PMID 19404259.
Ekker SC (2008). „Razicí knoflíky na bázi zinkového prstu pro geny zebrafish“. Zebrafish. 5 (2): 121–3. doi:10.1089 / zeb.2008.9988. PMC 2849655. PMID 18554175.
Carroll D (listopad 2008). „Pokrok a vyhlídky: nukleázy se zinkovým prstem jako látky genové terapie“. Gene Ther. 15 (22): 1463–8. doi:10.1038 / gt.2008.145. PMC 2747807. PMID 18784746.
Geurts AM, Cost GJ, Freyvert Y a kol. (Červenec 2009). „Vyřazení krys mikroinjekcí nukleáz zinkovým prstem do embrya“. Věda. 325 (5939): 433. Bibcode:2009Sci ... 325..433G. doi:10.1126 / science.1172447. PMC 2831805. PMID 19628861.
Durai S, Mani M, Kandavelou K, Wu J, Porteus MH, Chandrasegaran S (2005). „Nukleázy se zinkovým prstem: zakázkové molekulární nůžky pro genomové inženýrství rostlinných a savčích buněk“. Nucleic Acids Res. 33 (18): 5978–90. doi:10.1093 / nar / gki912. PMC 1270952. PMID 16251401.
Lee HJ, Kim E, Kim JS (leden 2010). „Cílené chromozomální delece v lidských buňkách pomocí nukleáz se zinkovým prstem“. Genome Res. 20 (1): 81–9. doi:10.1101 / gr.099747.109. PMC 2798833. PMID 19952142.
Kandavelou K, Chandrasegaran S (2008). "Plazmidy pro genovou terapii". V Lipps, Georg (ed.). Plazmidy: současný výzkum a budoucí trendy. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-35-6.
Gupta A, Meng X, Zhu LJ, Lawson ND, Wolfe SA (leden 2011). „Příspěvek závislý na proteinu a nezávislý na zinkovém prstu k in vivo mimotelové aktivitě nukleáz se zinkovým prstem“. Nucleic Acids Res. 39 (1): 381–92. doi:10.1093 / nar / gkq787. PMC 3017618. PMID 20843781.
Grizot S, Smith J, Daboussi F a kol. (Září 2009). „Efektivní cílení genu SCID pomocí inženýrsky navázané jednořetězcové naváděcí endonukleázy“. Nucleic Acids Res. 37 (16): 5405–19. doi:10.1093 / nar / gkp548. PMC 2760784. PMID 19584299.
Gao H, Smith J, Yang M a kol. (Leden 2010). "Dědičná cílená mutageneze u kukuřice pomocí navržené endonukleázy". Rostlina J. 61 (1): 176–87. doi:10.1111 / j.1365-313X.2009.04041.x. PMID 19811621.
Christian M, Cermak T, Doyle EL a kol. (Říjen 2010). „Cílení dvouřetězcových zlomů DNA pomocí efektorových nukleáz TAL“. Genetika. 186 (2): 757–61. doi:10.1534 / genetika.110.120717. PMC 2942870. PMID 20660643.
Li T, Huang S, Jiang WZ a kol. (Leden 2011). „TAL nukleázy (TALN): hybridní proteiny složené z TAL efektorů a FokI DNA-štěpné domény“. Nucleic Acids Res. 39 (1): 359–72. doi:10.1093 / nar / gkq704. PMC 3017587. PMID 20699274.
Moscou MJ, Bogdanove AJ (prosinec 2009). "Jednoduchá šifra řídí rozpoznávání DNA pomocí TAL efektorů". Věda. 326 (5959): 1501. Bibcode:2009Sci ... 326.1501M. doi:10.1126 / science.1178817. PMID 19933106.
Boch J, Scholze H, Schornack S a kol. (Prosinec 2009). "Porušení kódu vazebné specificity DNA efektorů TAL typu III". Věda. 326 (5959): 1509–12. Bibcode:2009Sci ... 326.1509B. doi:10.1126 / science.1178811. PMID 19933107.
Stoddard BL (2005). "Naváděcí struktura a funkce endonukleázy". Čtvrtletní recenze biofyziky. 38 (1): 49–95. doi:10.1017 / S0033583505004063. PMID 16336743.
Seligman LM, Chisholm KM, Chevalier BS a kol. (Září 2002). „Mutace měnící specifičnost štěpení naváděcí endonukleázy“. Nucleic Acids Res. 30 (17): 3870–9. doi:10.1093 / nar / gkf495. PMC 137417. PMID 12202772.
Sussman D, Chadsey M, Fauce S a kol. (Září 2004). "Izolace a charakterizace nových naváděcích endonukleázových specificit v jednotlivých pozicích cílového místa". J. Mol. Biol. 342 (1): 31–41. doi:10.1016 / j.jmb.2004.07.031. PMID 15313605.
Rosen LE, Morrison HA, Masri S a kol. (2006). „Homing endonukleáza I-CreI deriváty s novými cílovými specificitami DNA“. Nucleic Acids Res. 34 (17): 4791–800. doi:10.1093 / nar / gkl645. PMC 1635285. PMID 16971456.
Arnould S, Chames P, Perez C a kol. (Leden 2006). „Inženýrství velkého počtu vysoce specifických naváděcích endonukleáz, které indukují rekombinaci na nových cílech DNA“. J. Mol. Biol. 355 (3): 443–58. doi:10.1016 / j.jmb.2005.10.065. PMID 16310802.
Smith J, Grizot S, Arnould S a kol. (2006). „Kombinatorický přístup k vytvoření umělých naváděcích endonukleáz štěpících vybrané sekvence“. Nucleic Acids Res. 34 (22): e149. doi:10.1093 / nar / gkl720. PMC 1702487. PMID 17130168.
Chevalier BS, Kortemme T, Chadsey MS, Baker D, Monnat RJ, Stoddard BL (říjen 2002). "Návrh, aktivita a struktura vysoce specifické umělé endonukleázy". Mol. Buňka. 10 (4): 895–905. doi:10.1016 / S1097-2765 (02) 00690-1. PMID 12419232.
Grizot S, Epinat JC, Thomas S a kol. (Duben 2010). „Generace přepracovaných naváděcích endonukleáz obsahujících domény vázající DNA odvozené ze dvou různých skeletů“. Nucleic Acids Res. 38 (6): 2006–18. doi:10.1093 / nar / gkp1171. PMC 2847234. PMID 20026587.

^ „Horizon Discovery - editace genů rAAV“. Horizondiscovery.com. Citováno 2017-07-10.
^ ^A ^b Setlow (2012). Genetické inženýrství: Principy a metody, svazek 26. Springer Science & Business Media. str. 145–187.
^ „PubMed Search“. Citováno 6. března 2013.

[1] „Horizon Discovery - editace genů rAAV“. Horizondiscovery.com. Citováno 2017-07-10.

[Setlow-2] A ^b Setlow (2012). Genetické inženýrství: Principy a metody, svazek 26. Springer Science & Business Media. str. 145–187.

[3] „PubMed Search“. Citováno 6. března 2013.

[1]

[2]

[3]