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Ein Meilenstein in der Muskeldystrophietherapie

STATUE: Das konfokale Mikroskopbild zeigt die primären Muskelstammzellen des Patienten, die sich nach der Mutationsreparatur unter Verwendung der Basenbearbeitung weiter vermehrt haben. Vision Mehr

Bildnachweis: Spuler Lab, ECRC

Muskelstammzellen ermöglichen es unseren Muskeln, sich während unseres gesamten Lebens durch Bewegung aufzubauen und zu reparieren. Wenn jedoch bestimmte Muskelgene mutiert sind, geschieht das Gegenteil. Bei Patienten mit Muskeldystrophie beginnt der Skelettmuskel im Kindesalter zu schwächen. Plötzlich können diese Kinder nicht mehr rennen, Klavier spielen oder Treppen steigen und sind im Alter von 15 Jahren häufig auf einen Rollstuhl angewiesen. Derzeit gibt es keine Therapie für diesen Zustand.

“Jetzt können wir mithilfe der CRISPR-Cas9-Technologie auf die Genmutationen dieser Patienten zugreifen”, erklärt Professor Simone Spuler, Leiterin des Myologielabors am Experimentellen und Klinischen Forschungszentrum (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung des Max-Delbrück-Zentrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Vereinigung und der Charité – Universitätsmedizin Berlin. “Wir betreuen mehr als 2.000 Patienten in der Charité-Ambulanz für Muskelstörungen und haben das Potenzial der neuen Technologie schnell erkannt.” Die Forscher machten sich sofort an die Arbeit mit einigen der betroffenen Familien und haben ihre Ergebnisse nun in der Zeitschrift vorgestellt JCI Insight. In den untersuchten Familien waren die Eltern gesund und hatten keine Ahnung, dass sie ein mutiertes Gen hatten. Die Kinder erbten alle eine Kopie der Krankheitsmutation von beiden Elternteilen.

Verarbeitete menschliche Muskelstammzellen entwickelten sich bei Mäusen zu Muskelfasern

Der Begriff “Muskeldystrophie” bezieht sich auf etwa 50 verschiedene Krankheiten. “Sie alle folgen dem gleichen Kurs, unterscheiden sich jedoch aufgrund der Mutation verschiedener Gene”, erklärt Spuler. “Und mehrere Stellen können sogar innerhalb der Gene mutiert werden.” Nach einer Genomanalyse aller Patienten wählten die Forscher aufgrund ihrer spezifischen Form der Krankheit eine Familie: Die Muskeldystrophie 2D / R3 des Extremitätengürtels ist relativ häufig, schreitet schnell voran und hat einen geeigneten Platz für die „genetische Schere“. zur Mutation auf der DNA.

Für die Studie nahmen die Forscher eine Probe von Muskelgewebe von einem zehnjährigen Patienten, isolierten die Stammzellen, multiplizierten sie in vitro und verwendeten die Basenmontage, um ein Basenpaar an der mutierten Stelle zu ersetzen. Anschließend injizierten sie die verarbeiteten Muskelstammzellen in Mausmuskeln, die fremde menschliche Zellen tolerieren können. Diese vermehrten sich beim Nagetier und entwickelten sich am meisten zu Muskelfasern. “Damit konnten wir erstmals nachweisen, dass es möglich ist, erkrankte Muskelzellen durch gesunde zu ersetzen”, sagt Spuler. Nach weiteren Tests werden die reparierten Stammzellen dem Patienten wieder eingeführt.

Grundlegende Bearbeitung – eine fortgeschrittene Technik

Basic Editing ist eine neuere und hochentwickelte Variante des CRISPR-Cas9-Gen-Editing-Tools. Während bei der “klassischen” Methode beide DNA-Stränge mit dieser molekularen Schere geschnitten werden, schneiden die zur Manipulation der Basen verwendeten Cas-Enzyme nur die verbleibende Glucose von einer Base ab und binden eine andere an, wodurch eine einzige Base entsteht. Eine andere Basis entsteht mit der Zielgruppe . Seite? ˅. “Dieses Tool funktioniert eher wie eine Pinzette als wie eine Schere und eignet sich perfekt für die Durchführung gezielter Punktmutationen in einem Gen”, sagte Dr. Helena Escobar, Molekularbiologin in Spulers Team. “Es ist auch eine viel sicherere Methode, da unerwünschte Veränderungen äußerst selten sind. In den genetisch reparierten Muskelstammzellen haben wir keine Missverständnisse in unbeabsichtigten Teilen des Genoms beobachtet.” Escobar ist der Hauptautor der Studie und derjenige, der die Technik für die Muskelzellen entwickelt hat.

Die autologe Zelltherapie, bei der die eigenen Stammzellen eines Patienten entfernt, außerhalb des Körpers verarbeitet und dann wieder in den Muskel injiziert werden, verhindert, dass rollstuhlgebundene Patienten wieder laufen können. „Wir können keine Muskeln reparieren, die bereits verkümmert und durch Bindegewebe ersetzt wurden“, betont Spuler. Auch die Anzahl der Zellen, die in vitro verarbeitet werden können, ist begrenzt. Die Forschung liefert jedoch den ersten Beweis dafür, dass irgendeine Form der Therapie sogar für eine Gruppe zuvor unheilbarer Krankheiten möglich ist und dass sie zur Reparatur kleinerer Muskeldefekte wie der im Fingerflexor verwendet werden könnte.

Ein Schritt näher an eine Heilung

Dies ist jedoch nur der erste Schritt. “Der nächste Meilenstein wird darin bestehen, einen Weg zu finden, den Basis-Editor direkt in den Patienten zu injizieren. Sobald er im Körper ist, schwimmt er eine Weile herum, arbeitet an allen Muskelstammzellen und bricht dann bald wieder zusammen.” mit den ersten Tests in einem Mausmodell. Wenn dies auch funktioniert, können Neugeborene in Zukunft auf entsprechende Genmutationen getestet werden, und die kurative Therapie kann zu einem Zeitpunkt begonnen werden, an dem relativ wenige Zellen verarbeitet werden müssen.

Wie könnte eine In-vivo-Therapie bei Muskeldystrophie aussehen? Dies ist etwas, was Wissenschaftler seit einiger Zeit an Tiermodellen mit viralen Vektoren testen. Helena Escobar erklärt jedoch, dass das Risiko von Misshandlungen und toxischen Wirkungen zu groß ist, da diese Vektoren zu lange im Körper verbleiben. “Eine Alternative wären mRNA-Moleküle, die die Informationen enthalten, die der Herausgeber zur Synthese der Werkzeuge in vivo benötigt”, sagt der Molekularbiologe. “mRNA wird im Körper sehr schnell abgebaut, so dass die therapeutischen Enzyme nur für kurze Zeit aktiv bleiben können.” Bei Bedarf kann die Therapie auch wiederholt werden. “Wir wissen noch nicht, ob dies ein Therapiezyklus mit mehreren Anwendungen sein sollte.”

Dieser therapeutische Weg würde bedeuten, dass im Gegensatz zur autologen Zelltherapie nicht jeder Patient einzeln behandelt werden muss. Für jede Form der Muskeltherapie würde ein “Werkzeug” ausreichen, um die Muskelatrophie zu heilen, bevor selbst größere Schäden auftreten. Aber das ist noch weit entfernt.

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Wissenschaftliche Kontakte

Prof. Prof. Simone Spuler

Experimentelles und Klinisches Forschungszentrum (ECRC)

Myologielabor

+49 30 4505-40501

[email protected] oder [email protected]

DR. Helena Escobar

Experimentelles und Klinisches Forschungszentrum (ECRC)

Myologielabor

+49 30 4505-540526

[email protected] oder [email protected]

Das Max-Delbrück-Zentrum für Molekulare Medizin (MDC)

Das Max-Delbrück-Zentrum für Molekulare Medizin der Helmholtz-Vereinigung (MDC) wurde 1992 in Berlin gegründet. Es ist nach dem deutsch-amerikanischen Physiker Max Delbrück benannt, der 1969 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin erhielt. Die Mission des MDC ist es, molekulare Mechanismen zu untersuchen, um die Ursachen von Krankheiten zu verstehen und sie so besser und effektiver zu diagnostizieren, zu verhindern und zu bekämpfen. Dabei arbeitet das MDC mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin und dem Berliner Institut für Gesundheit (BIH) sowie mit nationalen Partnern wie dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung und zahlreichen internationalen Forschungseinrichtungen zusammen. Mehr als 1.600 Mitarbeiter und Gäste aus fast 60 Ländern arbeiten am MDC, von denen fast 1.300 in der wissenschaftlichen Forschung sind. Das MDC wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (90 Prozent) und dem Land Berlin (10 Prozent) gefördert und ist Mitglied des Helmholtz-Verbandes Deutscher Forschungszentren. http: // www.mdc berlin.von

Das Experimentelle und Klinische Forschungszentrum (ECRC)

Das Experimentelle und Klinische Forschungszentrum (ECRC) ist eine institutionelle Zusammenarbeit und gemeinsame Forschungsstruktur des Max-Delbrück-Zentrums für Molekulare Medizin im Helmholtz-Verband (MDC) und der 2007 gegründeten Charité-Universitätsmedizin Berlin. Ziel des ECRC ist das interdisziplinär Erweitern und stärken Sie die Aktivitäten zwischen Grundlagenforschern und klinischen Forschern und verkürzen Sie den Weg von der Entdeckung zur klinischen Anwendung. Das ECRC befindet sich auf dem Wissenschaftscampus in Berlin-Buch und bietet einzigartige Bedingungen für patientenorientierte Forschung und klinische Studien in einem forschungsorientierten Umfeld.

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Verena Holland

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