Safe, CRISPR/Cas-free B cell editing for therapeutic applications

用于治疗应用的安全、无 CRISPR/Cas 的 B 细胞编辑

基本信息

  • 批准号:
    10725412
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-25 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Both private entities and academic groups are pioneering B cell editing for therapeutic purposes, either to express therapeutic antibodies from their native Ig loci, or other transgenes from an ectopic locus. BCR editing is currently performed with CRISPR/Cas system and a homology- directed repair template. Non-BCR trasngenes are introduced by retroviral transduction or transposon-based random insertion. Both nuclease-based and insertion-based B cell engineering techniques carry risks associated with chromosomal deletion (CRISPR/Cas) or insertional mutagenesis (retroviruses/transposons). Furthermore, efficient editing is only possible by isolating and editing B cells ex vivo meaning that therapies based on these editing protocols will likely be very expensive. We have discovered a method of B cell editing that requires no exogenous nucleases and does not rely on random insertion. Our method relies on transducing class-switching B cells with a DNA template supplied by a recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector. The inverted terminal repeat (ITR) sequences in the rAAV naturally integrate into double-strand breaks created by the B cell class-switch machinery. With the right expression cassette designs, we can replace the endogenous heavy chain variable (VH) segment or even express a non-antibody transgene from within the BCR locus. This nuclease-free technique has potential advantages in terms of safety and, because it requires only a single rAAV transduction event, it also promises a simple, cost effective means of editing B cells in vivo. Here we aim to develop our nuclease-free editing technique and provide proof-of-concept for therapeutic applications. In Aim 1, we will optimize the design of our rAAV-delivered repair template, and demonstrate the relative safety of our approach compared to CRISPR/Cas-based editing. In Aim 2, we test different expression cassette designs for antibody and non-antibody transgene expression and determine whether or not inclusion of cis-acting genetic elements that increase somatic hypermutation can enhance affinity maturation of our edited B cells. In Aim 3, we will address in vivo editing. We will determine whether or not in vivo nuclease-free editing efficiency can be enhanced by vaccinating mice prior to rAAV administration to drive B cell class switching and optimize our rAAV doses and timing relative to the pre-vaccination step. We will also demonstrate the ability of our edited B cell system to produce recombinant antibodies (BCR editing) and erythropoietin (non-antibody transgene expression) in mice.
抽象的 私人实体和学术团体都在开创用于治疗目的的 B 细胞编辑, 要么从其天然 Ig 位点表达治疗性抗体,要么从 Ig 基因座表达其他转基因 异位基因座。 BCR 编辑目前使用 CRISPR/Cas 系统和同源性进行 定向修复模板。非 BCR 转基因通过逆转录病毒转导或 基于转座子的随机插入。基于核酸酶和基于插入的 B 细胞工程 技术存在与染色体删除 (CRISPR/Cas) 或插入相关的风险 诱变(逆转录病毒/转座子)。此外,高效的编辑只能通过 离体分离和编辑 B 细胞意味着基于这些编辑方案的疗法将 可能非常昂贵。 我们发现了一种不需要外源核酸酶的 B 细胞编辑方法 不依赖于随机插入。我们的方法依赖于用 DNA 转导类别转换 B 细胞 模板由重组腺相关病毒(rAAV)载体提供。倒置端子 rAAV 中的重复 (ITR) 序列自然整合到由 rAAV 产生的双链断裂中。 B细胞类别转换机制。通过正确的表达盒设计,我们可以取代 内源重链可变 (VH) 片段或什至表达非抗体转基因 BCR 基因座内。这种无核酸酶技术在安全性方面具有潜在优势 而且,因为它只需要一个 rAAV 转导事件,所以它还承诺简单、成本低 体内编辑B细胞的有效手段。 在这里,我们的目标是开发我们的无核酸酶编辑技术并提供概念验证 治疗应用。在目标 1 中,我们将优化 rAAV 修复的设计 模板,并证明我们的方法与基于 CRISPR/Cas 的方法相比的相对安全性 编辑。在目标 2 中,我们测试了抗体和非抗体的不同表达盒设计 转基因表达并确定是否包含顺式作用遗传元件 增加体细胞超突变可以增强我们编辑的 B 细胞的亲和力成熟。在目标 3 中, 我们将讨论体内编辑。我们将确定是否进行体内无核酸酶编辑 在注射 rAAV 之前对小鼠进行疫苗接种可以提高效率,以驱动 B 细胞类别 相对于疫苗接种前步骤,切换并优化我们的 rAAV 剂量和时间。我们将 还证明了我们编辑的 B 细胞系统产生重组抗体 (BCR 编辑)和小鼠促红细胞生成素(非抗体转基因表达)。

项目成果

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