Efficient genome editing in hematopoietic stem cells with helper-dependent Ad5/35 vectors expressing site-specific endonucleases under microRNA regulation.
Efficient genome editing in hematopoietic stem cells with helper-dependent Ad5/35 vectors expressing site-specific endonucleases under microRNA regulation.
复制标题
DOI：
10.1038/mtm.2014.57
复制
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
使用位点特异性核酸内切酶进行基因组编辑对基础生物医学研究以及基因治疗具有重要意义。我们在来自动员的成年捐赠者的人类 CD34+ 造血干细胞 (HSC) 中生成了辅助依赖性衣壳修饰腺病毒 (HD-Ad5/35) 载体，用于锌指核酸酶 (ZFN) 或转录激活剂样效应核酸酶 (TALEN) 介导的基因组编辑。这些载体的产生需要抑制 HD-Ad5/35 生产者 293-Cre 细胞中的 ZFN 和 TALEN 表达。为此，我们开发了一种基于 microRNA (miRNA) 的系统，用于根据 293-Cre 和 CD34+ 细胞的 miRNA 表达谱来调节基因表达。使用基于 miR-183-5p 和 miR-218-5p 的转基因表达调控，我们首先产生了表达 HIV 辅助受体基因 ccr5 特异性 ZFN 的 HD-Ad5/35 载体。我们证明 HD-Ad5/35.ZFNmiR 载体在原始 HSC（即长期培养起始细胞和 NOD/SCID 再生细胞）中赋予 ccr5 敲除。移植小鼠骨髓中发现的移植 HSC 中实现的 ccr5 基因破坏频率与 HIV 治疗具有临床相关性，因为这些细胞可以产生多种谱系，包括代表 HIV 靶标和储存库的所有谱系。我们制作了第二个 HD-Ad5/35 载体，表达针对珠蛋白基因座控制区域内的 DNase 超敏区域 2 (HS2) 的 TALEN。该载体具有对血红蛋白病进行靶向基因校正的潜力。与目前使用的载体相比，用于表达位点特异性核酸内切酶的 miRNA 调节的 HD-Ad5/35 载体平台作为用于治疗目的的 HSC 基因组工程工具具有许多优势。
Genome editing with site-specific endonucleases has implications for basic biomedical research as well as for gene therapy. We generated helper-dependent, capsid-modified adenovirus (HD-Ad5/35) vectors for zinc-finger nuclease (ZFN)– or transcription activator-like effector nuclease (TALEN)–mediated genome editing in human CD34+ hematopoietic stem cells (HSCs) from mobilized adult donors. The production of these vectors required that ZFN and TALEN expression in HD-Ad5/35 producer 293-Cre cells was suppressed. To do this, we developed a microRNA (miRNA)-based system for regulation of gene expression based on miRNA expression profiling of 293-Cre and CD34+ cells. Using miR-183-5p and miR-218-5p based regulation of transgene gene expression, we first produced an HD-Ad5/35 vector expressing a ZFN specific to the HIV coreceptor gene ccr5. We demonstrated that HD-Ad5/35.ZFNmiR vector conferred ccr5 knock out in primitive HSC (i.e., long-term culture initiating cells and NOD/SCID repopulating cells). The ccr5 gene disruption frequency achieved in engrafted HSCs found in the bone marrow of transplanted mice is clinically relevant for HIV therapy considering that these cells can give rise to multiple lineages, including all the lineages that represent targets and reservoirs for HIV. We produced a second HD-Ad5/35 vector expressing a TALEN targeting the DNase hypersensitivity region 2 (HS2) within the globin locus control region. This vector has potential for targeted gene correction in hemoglobinopathies. The miRNA regulated HD-Ad5/35 vector platform for expression of site-specific endonucleases has numerous advantages over currently used vectors as a tool for genome engineering of HSCs for therapeutic purposes.
登录
查看更多内容
影响因子：
64.8
作者：
Genovese, Pietro;Schiroli, Giulia;Escobar, Giulia;Di Tomaso, Tiziano;Firrito, Claudia;Calabria, Andrea;Moi, Davide;Mazzieri, Roberta;Bonini, Chiara;Holmes, Michael C.;Gregory, Philip D.;van der Burg, Mirjam;Gentner, Bernhard;Montini, Eugenio;Lombardo, Angelo;Naldini, Luigi
通讯作者：
Naldini, Luigi
影响因子：
3.7
作者：
Balamotis, MA;Huang, K;Mitani, K
通讯作者：
Mitani, K
影响因子：
82.9
作者：
Brown, Brian D.;Venneri, Mary Anna;Naldini, Luigi
通讯作者：
Naldini, Luigi
影响因子：
4.8
作者：
Kooren, Jurgen;Palstra, Robert-Jan;de Laat, Wouter
通讯作者：
de Laat, Wouter
影响因子：
46.9
作者：
Kim, Yongsub;Kweon, Jiyeon;Kim, Jin-Soo
通讯作者：
Kim, Jin-Soo