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基于CRISPR/Cas9介导的LDLR基因定点敲入人源肝细胞移植治疗纯合型家族性高胆固醇血症的实验研究

批准号:
82100694
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
万平
依托单位:
学科分类:
消化系统器官移植
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
万平

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
纯合型家族性高胆固醇血症(HoFH)是一种严重的遗传性代谢病,儿童期即可发生危及生命的心血管并发症,低密度脂蛋白受体(LDLR)基因突变是主要致病原因,早期肝移植是目前唯一治愈手段。然而,供肝短缺、术后长期服用免疫抑制剂等问题严重限制其开展。肝细胞移植因创伤小、成本低等特点成为极具潜力的治疗手段,但肝细胞来源受限和移植后排异反应是目前面临的两大关键难题。为此,我们提出“自体肝细胞移植介导的基因治疗从根本上纠正脂质代谢紊乱”假说。我们前期建立了一套高效、稳定的人原代肝细胞分离和培养体系,开创性地实现了HoFH患者来源的肝细胞在体外大量扩增。进一步,我们将利用CRISPR/Cas9技术在体外实现野生型LDLR基因在该细胞中定点敲入并表达,将基因纠正后的人源肝细胞植入小鼠疾病模型验证其疗效及安全性。本研究拟同时解决肝细胞移植中细胞来源限制和移植后排斥两大难题,为HoFH治疗提供新的路径。
英文摘要
Homozygous familial hypercholesterolemia (HoFH) is a serious inherited metabolic disease. Life threatening cardiovascular complications can occur in childhood. Low density lipoprotein receptor (LDLR) gene mutation is the main cause of the disease. Early liver transplantation is the only curative method at present. However, the shortage of donor livers and the long-term use of immunosuppressants after transplantation seriously limit its implementation. Hepatocyte transplantation has become a potential treatment due to its advantages of minimal invasion and low costs. However, the limited cell source and immune rejection after transplantation are the two key obstacles. Therefore, we put forward the hypothesis that "gene therapy mediated by autologous hepatocyte transplantation can fundamentally correct the lipid metabolism disorder". We previously established an efficient and stable system for the isolation and culture of human primary hepatocytes, and achieved large-scale expansion of hepatocytes from HoFH patients in vitro. Furthermore, we will use the CRISPR/cas9 technique to have the wild-type LDLR gene knocked in and expressing in these cells in vitro, and implant the gene-corrected human hepatocytes into mouse disease models to verify its curative effect and safety. This study aims to solve the two obstacles of hepatocyte source restrictions and posttransplant rejections synchronously, and provide a new path for the treatment of HoFH.
纯合型家族性高胆固醇血症(HoFH)是一种严重的遗传性代谢疾病,发病机制是由于低密度脂蛋白受体(LDLR)等基因突变导致低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平显著升高引发动脉粥样硬化及早期心血管疾病,患者儿童期即可出现危及生命的心血管并发症。目前,HoFH的治疗主要依赖于LDL-C水平的调节,然而肝移植是目前唯一已知能治愈HoFH的手段,但由于供肝资源的短缺和移植后需要长期服用免疫抑制剂,这一治疗方式在临床应用中面临诸多挑战。肝细胞移植因创伤小、成本低等特点成为极具潜力的治疗手段,但肝细胞来源受限和移植后排异反应是目前面临的两大关键难题。为此,我们提出了一种创新的治疗策略—“自体肝细胞移植介导的基因治疗从根本上纠正脂质代谢紊乱”的假说。本项目中,我们成功建立了一套高效、稳定的针对包括HoFH在内的多种遗传代谢性肝病患者来源的原代肝细胞分离和培养体系。我们在原来的人原代肝细胞培养基基础上筛选对细胞增殖结果产生关键影响的各种因子实现培养基优化。最终,添加bFGF同时撤除Nico可以在体外大幅促进人源肝细胞的增殖。基于以上技术,我们仅从患者获取1g肝组织分离的肝细胞经四次传代扩增即可达到10的9次方级别的细胞数量,并达到临床肝细胞移植治疗的要求。通过细胞学特征鉴定证明,HoFH患者来源的增殖的肝细胞和正常的人原代肝细胞培养获得的增殖肝细胞表现出相似的细胞学特征。进一步,我们使用基因编辑技术,在遗传代谢性肝病患者来源的增殖肝细胞中通过在人管家基因GAPDH位点后插入患者细胞所欠缺的基因,并在体外利用电转的方式将cas9蛋白,sgRNA以及基因供体片段导入到细胞,实现外源基因的定点插入和表达。经过优化后基因编辑效率达30%左右,结合体外扩增富集后,将基因纠正并扩增后的细胞移植至FRG疾病小鼠模型并实现体外基因纠正后的人源肝细胞移植治疗。
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