CRISPR therapy in the canine DMD model
犬 DMD 模型中的 CRISPR 疗法
基本信息
- 批准号:10700268
- 负责人:
- 金额:$ 9.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-20 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AbbreviationsAdultAffectAlanineAnimal ModelAntigen-Presenting CellsAttenuatedBacterial ProteinsBiological ModelsCD8B1 geneCRISPR/Cas technologyCanis familiarisCellsClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsCytotoxic T-LymphocytesDNA cassetteDataDependovirusDevelopmentDigestionDiseaseDuchenne muscular dystrophyDystrophinEngineeringEpitopesEpstein-Barr Virus Nuclear AntigensEquilibriumFrameshift MutationFutureGenerationsGenesGeneticGenetic TranscriptionGenome engineeringGlycineGranzymeGuide RNAHistologicHumanImmune responseImmune systemImmunityImmunologicsImmunosuppressionInjectionsInnate Immune ResponseLightMapsMediatingMicroRNAsModelingMonitorMusMuscleMuscle CellsMutateMutationMyopathyOligonucleotidesOutcomePathologyPatientsPeptidesPharmaceutical PreparationsPhysiologicalPlant RootsProteinsProtocols documentationRNAReportingSiteSystemT cell responseT-Lymphocyte EpitopesTLR9 geneTestingTranslatingTranslationsTumor-infiltrating immune cellsWorkadeno-associated viral vectorcanine modelcellular transductionclinically relevantcombinatorialcytokinecytotoxiceffective therapyeffector T cellendonucleasefunctional improvementgene therapygenome editinghuman diseaseimprovedmdx mousemouse modelmulticatalytic endopeptidase complexnovel strategiesnull mutationprednisolonepreventpromoterprotein degradationpublic health relevanceresponsetherapeutic genome editingtransgene expressionvectorvector genomevector-induced
项目摘要
Project Summary/Abstract
Duchenne muscular dystrophy (DMD) is caused by null mutations in the dystrophin gene. CRISPR/Cas9
editing holds promise to treat DMD at its genetic root. Since DMD affects all muscles in the body, effective
therapy for DMD would require bodywide muscle delivery. Adeno-associated virus (AAV) vector is the only
delivery system that can efficiently reach all body muscles. For this reason, AAV has been the vector of choice
for CRISPR-mediated gene repair therapy for DMD. The AAV vector leads to persistent transgene expression.
Continuous Cas9 expression creates two problems. First, it increases the odds of off-target editing. Second,
the cytotoxic T lymphocyte (CTL) response to the bacterial-derived Cas9 protein can eliminate the treated cells
and abolish the therapy. Many approaches have been developed to monitor off-target editing and improve
gene editing fidelity. However, it has been elusive to model the Cas9-specific CTL response. Mouse studies
revealed a limited cellular response that failed to eliminate Cas9 transduced cells. We have observed nearly
lifelong (18 months) Cas9 expression, muscle pathology amelioration, and function improvement in adult mdx
mice, the most commonly used mouse DMD model. In contrast to the mouse model, dystrophic canines are
considered better models for informing human trials. To determine whether Cas9 immunity is a hurdle for
AAV-mediated DMD CRISPR therapy, we performed a comprehensive study in four independent canine
models (normal canines and three different canine DMD models) using both Cas9 and non-Cas9 AAV vectors
via local and systemic delivery. We found compelling evidence suggesting that the Cas9, but not non-Cas9,
AAV vector induced a robust CTL response and eliminated gene-edited dystrophin-positive myofibers. Our
studies established a reliable model system to study Cas9 immunity. Importantly, it opens the door to develop
and validate strategies that may mitigate the Cas9-specific CTL response in a clinically relevant large animal
model. In this proposal, we will leverage our new findings to explore various strategies that may support
persistent therapeutic editing without inducing the CTL response in the canine DMD model. Our studies will
pave the way for translating AAV CRISPR therapy to DMD patients in the future. Our findings will also inform
the translation of AAV CRISPR therapy for other human diseases.
项目摘要/摘要
Duchenne肌肉营养不良(DMD)是由肌营养不良蛋白基因中的无效突变引起的。 CRISPR/CAS9
编辑有望在其遗传根部处理DMD。由于DMD会影响体内的所有肌肉,因此有效
DMD的治疗将需要全身肌肉递送。腺相关病毒(AAV)载体是唯一的
可以有效地达到所有身体肌肉的输送系统。因此,AAV一直是首选的向量
用于DMD的CRISPR介导的基因修复疗法。 AAV载体导致持续的转基因表达。
连续的CAS9表达会产生两个问题。首先,它增加了脱靶编辑的几率。第二,
细胞毒性T淋巴细胞(CTL)对细菌衍生的CAS9蛋白的反应可以消除处理的细胞
并废除这种疗法。已经开发了许多方法来监视脱靶编辑和改进
基因编辑保真度。但是,对于CAS9特异性CTL响应进行建模是难以捉摸的。小鼠研究
揭示了有限的细胞反应,未能消除CAS9转导的细胞。我们已经观察到
终身(18个月)CAS9表达,肌肉病理学改善和成人MDX的功能改善
小鼠,最常用的鼠标DMD模型。与小鼠模型相反,营养不良犬是
被认为是为人类试验提供的更好模型。确定CAS9免疫是否是障碍
AAV介导的DMD CRISPR疗法,我们在四个独立的犬类中进行了全面研究
使用Cas9和non-Cas9 AAV向量的型号(正常犬和三种不同的犬DMD模型)
通过本地和系统交付。我们发现了令人信服的证据,表明CAS9而不是非Cas9,
AAV载体诱导了强大的CTL响应,并消除了基因编辑的肌营养不良蛋白阳性肌纤维。我们的
研究建立了一个可靠的模型系统来研究CAS9免疫。重要的是,它打开了开发的大门
并验证可能减轻临床相关的大动物中CAS9特异性CTL反应的策略
模型。在此提案中,我们将利用我们的新发现来探索各种可能支持的策略
持续的治疗编辑,而无需在犬DMD模型中诱导CTL响应。我们的研究将
将来将AAV CRISPR疗法转化为DMD患者的道路。我们的发现也将告知
对其他人类疾病的AAV CRISPR疗法的翻译。
项目成果
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