Рекомбинантная геномная инженерия, опосредованная AAV - Recombinant AAV mediated genome engineering

Рекомбинантный аденоассоциированный вирус (rAAV) основанная на геномной инженерии это редактирование генома платформа, ориентированная на использование рекомбинантный векторы rAAV, которые позволяют вставку, удаление или замену ДНК последовательности в геномы живых клеток млекопитающих. Техника основана на Марио Капеччи и Оливер Смитис ' Нобелевская премия –За открытие, что гомологичная рекомбинация (HR), естественный механизм репарации ДНК с высокой точностью, можно использовать для точных изменений генома у мышей. Редактирование генома, опосредованное rAAV, повышает эффективность этого метода, позволяя геномная инженерия в любой предварительно установленной и дифференцированной линии клеток человека, которые, в отличие от мышиных ES-клеток, имеют низкие показатели HR.

Этот метод получил широкое распространение при разработке линий клеток человека для генерации модели изогенных болезней человека. Он также использовался для оптимизации линий клеток-биопродукторов для производства белковых вакцин и терапевтических средств. Кроме того, из-за непатогенной природы rAAV он стал желательным вектором для проведения генной терапии у живых пациентов.

rAAV Вектор

Схема типичного вектора rAAV^[1]

Геном rAAV построен из одноцепочечной дезоксирибонуклеиновой кислоты (оцДНК), воспринимаемой как положительно, так и отрицательно, длиной около 4,7 килобаз. Эти вирусные векторы с одноцепочечной ДНК имеют высокую трансдукция скорости и обладают уникальным свойством стимулировать эндогенный HR, не вызывая двухцепочечных разрывов ДНК в геноме, что типично для других самонаводящаяся эндонуклеаза опосредованные методы редактирования генома.

Возможности

Пользователи могут сконструировать вектор rAAV для любого целевого геномного локуса и выполнять как грубые, так и тонкие эндогенные изменения генов в типах соматических клеток млекопитающих. К ним относятся нокауты генов для функциональной геномики или «нокауты» вставок белковых меток для отслеживания событий транслокации на физиологических уровнях в живых клетках. Что наиболее важно, rAAV нацелен на один аллель за раз и не приводит к каким-либо нецелевым геномным изменениям.^[2] Благодаря этому он может регулярно и точно моделировать генетические заболевания, вызванные тонкими SNP или точечные мутации, которые все чаще становятся объектами программ открытия новых лекарств.^[2]

Приложения

На сегодняшний день использование rAAV-опосредованной геномной инженерии было опубликовано в более чем 1300 научных журналах, прошедших экспертную оценку.^[3] Еще одно новое применение редактирования генома на основе rAAV - это генная терапия у пациентов из-за точности и отсутствия нецелевых событий рекомбинации, обеспечиваемых этим подходом.

Смотрите также

Источники

Барделли А., Парсонс Д. В., Силлиман Н. и др. (Май 2003 г.). «Мутационный анализ кинома тирозина при колоректальном раке». Наука. 300 (5621): 949. Дои:10.1126 / science.1082596. PMID 12738854.
Коли М., Раго С., Ленгауэр С., Кинзлер К.В., Фогельштейн Б. (2004). «Простые способы создания нокаутов генов соматических клеток человека с использованием рекомбинантных аденоассоциированных вирусов». Нуклеиновые кислоты Res. 32 (1): 3e – 3. Дои:10.1093 / nar / gnh009. ЧВК 373311. PMID 14704360.
Ван З., Шен Д., Парсонс Д. В. и др. (Май 2004 г.). «Мутационный анализ тирозинфосфатома при колоректальном раке». Наука. 304 (5674): 1164–6. Bibcode:2004Наука ... 304.1164W. Дои:10.1126 / science.1096096. PMID 15155950.
Дханушкоди А., Акано Е.О., Рогуски Е.Е., Сюэ Й., Рао С.К., Матта С.Г., Рекс Т.С. и Макдональд М.П. (2013). «Однократная внутримышечная инъекция rAAV-опосредованного мутантного эритропоэтина защищает от паркинсонизма, вызванного МРТР». Гены, мозг и поведение. 12 (2): 224–233. Дои:10.1111 / gbb.12001. ЧВК 4360975. PMID 23190369.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
Топалоглу О., Херли П.Дж., Йилдирим О., Сивин С.И., Бунц Ф. (2005). «Усовершенствованные методы создания нокаутных и нокаутных клеточных линий человека». Нуклеиновые кислоты Res. 33 (18): e158. Дои:10.1093 / нар / gni160. ЧВК 1255732. PMID 16214806.
Морони М., Сарторе-Бьянки А., Бенвенути С., Артале С., Барделли А., Сиена С. (ноябрь 2005 г.). «Соматическая мутация каталитического домена EGFR и лечение гефитинибом при колоректальном раке». Анна. Онкол. 16 (11): 1848–9. Дои:10.1093 / annonc / mdi356. PMID 16012179.
Ди Николантонио Ф, Барделли А (январь 2006 г.). «Мутации киназ при раке: щели в броне врага?». Curr Opin Oncol. 18 (1): 69–76. Дои:10.1097 / 01.cco.0000198020.91724.48. PMID 16357567.
Бенвенути С., Сарторе-Бьянки А., Ди Николантонио Ф. и др. (Март 2007 г.). «Онкогенная активация сигнального пути RAS / RAF ухудшает ответ метастатического колоректального рака на терапию антителами против рецептора эпидермального фактора роста». Рак Res. 67 (6): 2643–8. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-06-4158. PMID 17363584.
Arena S, Pisacane A, Mazzone M, Comoglio PM, Bardelli A (июль 2007 г.). «Генетическое нацеливание киназной активности рецептора Met в раковых клетках». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 104 (27): 11412–7. Bibcode:2007ПНАС..10411412А. Дои:10.1073 / pnas.0703205104. ЧВК 2040912. PMID 17595299.
Кониши Х., Каракас Б., Абухдейр А.М. и др. (Сентябрь 2007 г.). «Включение мутантных K-ras в неопухолевые эпителиальные клетки человека как новая модель для изучения K-ras-опосредованной трансформации». Рак Res. 67 (18): 8460–7. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-07-0108. PMID 17875684.
Arena S, Isella C, Martini M, de Marco A, Medico E, Bardelli A (сентябрь 2007 г.). «Включение онкогенного Краса не трансформирует соматические клетки мышей, но запускает транскрипционный ответ, который классифицирует рак человека». Рак Res. 67 (18): 8468–76. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-07-1126. PMID 17875685.
Грим Дж. Э., Густафсон М. П., Хирата Р. К. и др. (Июнь 2008 г.). «Зависимая от изоформы и клеточного цикла деградация субстрата убиквитинлигазой Fbw7». J. Cell Biol. 181 (6): 913–20. Дои:10.1083 / jcb.200802076. ЧВК 2426948. PMID 18559665.
Фаттах Ф. Дж., Лихтер Н. Ф., Фаттах К. Р., О С., Хендриксон Е. А. (июнь 2008 г.). «Ku70, важный ген, модулирует частоту нацеливания rAAV-опосредованного гена в соматических клетках человека». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 105 (25): 8703–8. Bibcode:2008PNAS..105.8703F. Дои:10.1073 / pnas.0712060105. ЧВК 2438404. PMID 18562296.
Ди Николантонио Ф., Мартини М., Молинари Ф. и др. (Декабрь 2008 г.). «BRAF дикого типа необходим для ответа на панитумумаб или цетуксимаб при метастатическом колоректальном раке». J. Clin. Онкол. 26 (35): 5705–12. Дои:10.1200 / JCO.2008.18.0786. HDL:2434/349662. PMID 19001320.
Ди Николантонио Ф., Арена С, Галликкио М. и др. (Декабрь 2008 г.). «Замена нормальных аллелей мутантными в геноме нормальных клеток человека раскрывает специфичные для мутаций реакции на лекарства». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 105 (52): 20864–9. Bibcode:2008PNAS..10520864D. Дои:10.1073 / pnas.0808757105. ЧВК 2634925. PMID 19106301.
Густин Дж. П., Каракас Б., Вайс МБ и др. (Февраль 2009 г.). «Нокин мутанта PIK3CA активирует множественные онкогенные пути». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 106 (8): 2835–40. Bibcode:2009PNAS..106.2835G. Дои:10.1073 / pnas.0813351106. ЧВК 2636736. PMID 19196980.
Сарторе-Бьянки А., Мартини М., Молинари Ф. и др. (Март 2009 г.). «Мутации PIK3CA при колоректальном раке связаны с клинической устойчивостью к моноклональным антителам, нацеленным на EGFR». Рак Res. 69 (5): 1851–7. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-08-2466. PMID 19223544.
Sur S, Pagliarini R, Bunz F и др. (Март 2009 г.). «Панель изогенных раковых клеток человека предлагает терапевтический подход к лечению рака с помощью инактивированного p53». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 106 (10): 3964–9. Bibcode:2009ПНАС..106.3964С. Дои:10.1073 / pnas.0813333106. ЧВК 2656188. PMID 19225112.
Юн Дж., Раго С., Чеонг И. и др. (Сентябрь 2009 г.). «Депривация глюкозы способствует развитию мутаций пути KRAS в опухолевых клетках». Наука. 325 (5947): 1555–9. Bibcode:2009Научный ... 325.1555Y. Дои:10.1126 / science.1174229. ЧВК 2820374. PMID 19661383.
Сарторе-Бьянки А., Ди Николантонио Ф., Ничелатти М. и др. (2009). «Мульти-детерминантный анализ молекулярных изменений для прогнозирования клинической пользы моноклональных антител, нацеленных на EGFR, при колоректальном раке». PLOS One. 4 (10): e7287. Дои:10.1371 / journal.pone.0007287. ЧВК 2750753. PMID 19806185.
Эндогенная экспрессия онкогенной мутации PI3K приводит к активации передачи сигналов PI3K и плаката по инвазивному фенотипу, представленного на AACR / EORTC Molecular Targets and Cancer Therapeutics, Бостон, США, ноябрь 2009 г.
Барделли А., Сиена С. (март 2010 г.). «Молекулярные механизмы устойчивости к цетуксимабу и панитумумабу при колоректальном раке». J. Clin. Онкол. 28 (7): 1254–61. Дои:10.1200 / JCO.2009.24.6116. PMID 20100961.
Фаттах Ф., Ли Э. Х., Вайзенсель Н., Ван Й., Лихтер Н., Хендриксон Э. А. (февраль 2010 г.). «Ku регулирует выбор негомологичного пути соединения концов при репарации двухцепочечных разрывов ДНК в соматических клетках человека». PLOS Genet. 6 (2): e1000855. Дои:10.1371 / journal.pgen.1000855. ЧВК 2829059. PMID 20195511.
Бурон Н., Порседду М., Брабант М. и др. (2010). «Использование митохондрий линий раковых клеток человека для изучения механизмов пептидов BH3 и ABT-737-индуцированной проницаемости митохондриальной мембраны». PLOS One. 5 (3): e9924. Дои:10.1371 / journal.pone.0009924. ЧВК 2847598. PMID 20360986.
Эндогенная экспрессия онкогенной мутации PI3K приводит к накоплению антиапоптотических белков в митохондриях. Плакат, представленный на AACR 2010, Вашингтон, округ Колумбия, США, апрель. 2010 г.
Использование изогенных клеточных линий «X-MAN» для определения профилей активности ингибитора PI3-киназы. Плакат, представленный на AACR 2010, Вашингтон, округ Колумбия, США, апрель. 2010 г.
Использование мутанта PI3CA «X-MAN» увеличивает экспрессию отдельных изоформ тубулина и способствует устойчивости к антимитотическим химиотерапевтическим препаратам. Плакат, представленный на AACR 2010, Вашингтон, округ Колумбия, США, апрель. 2010 г.
Ди Николантонио Ф., Арена С, Табернеро Дж. И др. (Август 2010 г.). «Дерегуляция сигнальных путей PI3K и KRAS в раковых клетках человека определяет их ответ на эверолимус». J. Clin. Вкладывать деньги. 120 (8): 2858–66. Дои:10.1172 / JCI37539. ЧВК 2912177. PMID 20664172.
Ким Ю.Г., Ча Дж., Чандрасегаран С. (февраль 1996 г.). «Гибридные рестрикционные ферменты: слияния цинковых пальцев с доменом расщепления Fok I». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 93 (3): 1156–60. Bibcode:1996PNAS ... 93.1156K. Дои:10.1073 / пнас.93.3.1156. ЧВК 40048. PMID 8577732.
Bitinaite J, Wah DA, Aggarwal AK, Schildkraut I (сентябрь 1998 г.). «Димеризация FokI необходима для расщепления ДНК». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 95 (18): 10570–5. Bibcode:1998PNAS ... 9510570B. Дои:10.1073 / пнас.95.18.10570. ЧВК 27935. PMID 9724744.
Cathomen T, Joung JK (июль 2008 г.). «Нуклеазы цинковых пальцев: появляется следующее поколение». Мол. Ther. 16 (7): 1200–7. Дои:10.1038 / мт.2008.114. PMID 18545224.
Pabo CO, Peisach E, Grant RA (2001). «Разработка и выбор новых белков цинкового пальца Cys2His2». Анну. Преподобный Biochem. 70: 313–40. Дои:10.1146 / annurev.biochem.70.1.313. PMID 11395410.
Рамирес К.Л., Фоли Дж. Э., Райт Д.А. и др. (Май 2008 г.). «Неожиданная частота отказов для модульной сборки инженерных цинковых пальцев». Nat. Методы. 5 (5): 374–5. Дои:10.1038 / nmeth0508-374. PMID 18446154.
Мэдер М.Л., Тибодо-Беганни С., Осиак А. и др. (Июль 2008 г.). «Быстрая» разработка с открытым исходным кодом индивидуальных нуклеаз типа «цинковые пальцы» для высокоэффективной модификации генов ». Мол. Клетка. 31 (2): 294–301. Дои:10.1016 / j.molcel.2008.06.016. ЧВК 2535758. PMID 18657511.
Очиай Х., Фудзита К., Сузуки К. и др. (Август 2010 г.). «Направленный мутагенез в эмбрионе морского ежа с использованием нуклеаз цинкового пальца» (PDF). Гены Клетки. 15 (8): 875–85. Дои:10.1111 / j.1365-2443.2010.01425.x. PMID 20604805.
Шукла В.К., Дойон Ю., Миллер Дж. С. и др. (Май 2009 г.). «Точная модификация генома сельскохозяйственных культур Zea mays с использованием нуклеаз типа« цинковые пальцы »». Природа. 459 (7245): 437–41. Bibcode:2009Натура.459..437S. Дои:10.1038 / природа07992. PMID 19404259.
Эккер СК (2008). «Нокаутирующие удары на основе цинковых пальцев для генов рыбок данио». Данио. 5 (2): 121–3. Дои:10.1089 / зеб.2008.9988. ЧВК 2849655. PMID 18554175.
Кэрролл Д. (ноябрь 2008 г.). «Успехи и перспективы: нуклеазы цинковых пальцев как средства генной терапии». Джин Тер. 15 (22): 1463–8. Дои:10.1038 / gt.2008.145. ЧВК 2747807. PMID 18784746.
Geurts AM, Cost GJ, Freyvert Y, et al. (Июль 2009 г.). «Нокаут крысы с помощью микроинъекции эмбрионов нуклеаз цинкового пальца». Наука. 325 (5939): 433. Bibcode:2009Sci ... 325..433G. Дои:10.1126 / science.1172447. ЧВК 2831805. PMID 19628861.
Дурай С., Мани М., Кандавелу К., Ву Дж., Портеус М. Х., Чандрасегаран С. (2005). «Нуклеазы цинковых пальцев: специально разработанные молекулярные ножницы для геномной инженерии клеток растений и млекопитающих». Нуклеиновые кислоты Res. 33 (18): 5978–90. Дои:10.1093 / нар / gki912. ЧВК 1270952. PMID 16251401.
Ли Х. Дж., Ким Э, Ким Дж. С. (январь 2010 г.). «Направленные делеции хромосом в клетках человека с использованием нуклеаз цинкового пальца». Genome Res. 20 (1): 81–9. Дои:10.1101 / гр.099747.109. ЧВК 2798833. PMID 19952142.
Кандавелу К., Чандрасегаран С. (2008). «Плазмиды для генной терапии». В Липпсе, Георге (ред.). Плазмиды: текущие исследования и будущие тенденции. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-35-6.
Гупта А., Мэн Х, Чжу Л.Дж., Лоусон Н.Д., Вулф С.А. (январь 2011 г.). «Зависимые и независимые от белков цинкового пальца вклады в нецелевую активность нуклеаз цинкового пальца in vivo». Нуклеиновые кислоты Res. 39 (1): 381–92. Дои:10.1093 / nar / gkq787. ЧВК 3017618. PMID 20843781.
Гризо С., Смит Дж., Дабусси Ф. и др. (Сентябрь 2009 г.). «Эффективное нацеливание гена SCID с помощью сконструированной одноцепочечной эндонуклеазы самонаведения». Нуклеиновые кислоты Res. 37 (16): 5405–19. Дои:10.1093 / нар / gkp548. ЧВК 2760784. PMID 19584299.
Гао Х., Смит Дж., Ян М. и др. (Январь 2010 г.). «Наследственный целевой мутагенез кукурузы с использованием разработанной эндонуклеазы». Завод J. 61 (1): 176–87. Дои:10.1111 / j.1365-313X.2009.04041.x. PMID 19811621.
Кристиан М., Чермак Т., Дойл Э.Л. и др. (Октябрь 2010 г.). «Нацеливание на двухцепочечные разрывы ДНК с помощью эффекторных нуклеаз TAL». Генетика. 186 (2): 757–61. Дои:10.1534 / genetics.110.120717. ЧВК 2942870. PMID 20660643.
Ли Т., Хуанг С., Цзян В.З. и др. (Январь 2011 г.). «Нуклеазы TAL (TALN): гибридные белки, состоящие из эффекторов TAL и домена расщепления ДНК FokI». Нуклеиновые кислоты Res. 39 (1): 359–72. Дои:10.1093 / nar / gkq704. ЧВК 3017587. PMID 20699274.
Москоу MJ, Богданов AJ (декабрь 2009 г.). «Простой шифр управляет распознаванием ДНК эффекторами TAL». Наука. 326 (5959): 1501. Bibcode:2009Научный ... 326.1501M. Дои:10.1126 / science.1178817. PMID 19933106.
Бох Дж., Шольце Х., Шорнак С. и др. (Декабрь 2009 г.). «Нарушение кода специфичности связывания ДНК эффекторов TAL-типа III». Наука. 326 (5959): 1509–12. Bibcode:2009Sci ... 326.1509B. Дои:10.1126 / science.1178811. PMID 19933107.
Стоддард Б.Л. (2005). «Строение и функция самонаводящейся эндонуклеазы». Ежеквартальные обзоры биофизики. 38 (1): 49–95. Дои:10.1017 / S0033583505004063. PMID 16336743.
Селигман Л.М., Чисхолм К.М., Шевалье Б.С. и др. (Сентябрь 2002 г.). «Мутации, изменяющие специфичность расщепления самонаводящейся эндонуклеазы». Нуклеиновые кислоты Res. 30 (17): 3870–9. Дои:10.1093 / nar / gkf495. ЧВК 137417. PMID 12202772.
Сассман Д., Чадси М., Фаус С. и др. (Сентябрь 2004 г.). «Выделение и характеристика специфичности новых эндонуклеаз самонаведения в положениях отдельных сайтов-мишеней». J. Mol. Биол. 342 (1): 31–41. Дои:10.1016 / j.jmb.2004.07.031. PMID 15313605.
Розен Л. Е., Моррисон Х. А., Масри С. и др. (2006). «Самонаводящиеся производные эндонуклеазы I-CreI с новой специфичностью ДНК-мишени». Нуклеиновые кислоты Res. 34 (17): 4791–800. Дои:10.1093 / нар / gkl645. ЧВК 1635285. PMID 16971456.
Арноулд С., Чамес П., Перес С. и др. (Январь 2006 г.). «Разработка большого количества высокоспецифичных эндонуклеаз самонаведения, которые индуцируют рекомбинацию на новых мишенях ДНК». J. Mol. Биол. 355 (3): 443–58. Дои:10.1016 / j.jmb.2005.10.065. PMID 16310802.
Смит Дж., Гризот С., Арноулд С. и др. (2006). «Комбинаторный подход к созданию эндонуклеаз искусственного самонаведения, расщепляющих выбранные последовательности». Нуклеиновые кислоты Res. 34 (22): e149. Дои:10.1093 / нар / gkl720. ЧВК 1702487. PMID 17130168.
Chevalier BS, Kortemme T, Chadsey MS, Baker D, Monnat RJ, Stoddard BL (октябрь 2002 г.). «Дизайн, активность и структура высокоспецифической искусственной эндонуклеазы». Мол. Клетка. 10 (4): 895–905. Дои:10.1016 / S1097-2765 (02) 00690-1. PMID 12419232.
Grizot S, Epinat JC, Thomas S, et al. (Апрель 2010 г.). «Создание модифицированных самонаводящихся эндонуклеаз, содержащих ДНК-связывающие домены, полученные из двух разных каркасов». Нуклеиновые кислоты Res. 38 (6): 2006–18. Дои:10.1093 / nar / gkp1171. ЧВК 2847234. PMID 20026587.

^ «Открытие горизонта - редактирование генов rAAV». Horizondiscovery.com. Получено 2017-07-10.
^ ^а ^б Сетлоу (2012). Генная инженерия: принципы и методы, том 26. Springer Science & Business Media. С. 145–187.
^ "PubMed Search". Получено 6 марта 2013.

[1] «Открытие горизонта - редактирование генов rAAV». Horizondiscovery.com. Получено 2017-07-10.

[Setlow-2] а ^б Сетлоу (2012). Генная инженерия: принципы и методы, том 26. Springer Science & Business Media. С. 145–187.

[3] "PubMed Search". Получено 6 марта 2013.

[1]

[2]

[3]