A novel approach for CRISPR-dCas9-mediated neuroprotective gene therapies for inherited retinal diseases
Kalıtsal retina hastalıkları için CRISPR-dCas9-aracılı nöroprotektif gen tedavilerine yeni bir yaklaşım
- Tez No: 784726
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CAVİT AĞCA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyomühendislik, Biology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Göz hastalıkları, dünyadaki sağlık sistemleri üzerinde büyük bir sosyoekonomik etkiye sahip, tedavisi zor bir hastalık grubudur. Dünya çapında 190 milyondan fazla insanın görme bozukluğu yaşadığı ve 4000 kişiden 1'inde en yaygın kalıtsal retina hastalıklarından biri olan retinitis pigmentosa teşhisi konduğu tahmin edilmektedir. Kalıtsal retina hastalıkları onlarca yıldır araştırılsa da, çoğunlukla tedavi edilemez durumdadırlar. Bununla birlikte, retinitis pigmentosa ve Leber konjenital amarozisi tedavisi için gen tedavisi ürünü voretigene neparvovec'in yakın zamanda onaylanması, gen tedavisinin on yıllardır süren bu soruna bir çözüm sunabileceğini gösterdi. Bazı durumlarda tam bir tedavi için ek nöroprotektif stratejiler gereklidir. Nöronal kaybı durdurmak veya geciktirmek, nöroprotektif molekülleri aşırı ifade etmek, görmeyi korumaya yönelik olası yaklaşımlardır. CRISPR-Cas9'un yakın zamanda keşfi ve translasyon çalışmalarına hızlı adaptasyonu, CRISPR-Cas9'un modern tıbbı sonsuza dek değiştireceğini gösterdi. CRISPR-Cas sistemleri, gen düzeltme ve gen düzenleme yeteneğine sahip bir dizi gen düzenleme aracı üretecek şekilde modifiye edildi. CRISPR-dCas9 aktivasyonu (dCas9-SPH gibi), genlerin transkripsiyonel regülasyonu için kullanılan tekniklerden biridir. Bu yeni araçların yardımıyla, retinadaki nöroprotektif molekülleri aşırı ifade etmek ve dozunu kontrol etmek artık mümkün. Bu çalışmada, yavaş retinal dejenerasyona sahip yeni bir çubuk raportör fare modeli olan RhoP23H/wt; Tg(Rho-Cre); ROSA26-LSL-tdTomato dahil olmak üzere birkaç çoklanmış transgenik fare modeli üretilmiştir. Bu fare modeli, nöroprotektif bir test platformu oluşturmak için CRISPR-dCas9-SPH aktivatör fare hattı ile çiftleştirilerek daha da gelişmiş bir dörtlü transgenik fare hattı olan RhoP23H/wt ; Tg(Rho-Cre) ; ROSA26-LSL-tdTomato ; dCas9-SPH-LSL üretildi. Bu model, oftalmoloji alanında en sık kullanılan gen tedavisi uygulama aracı olan AAV'ler ile tamamlanmıştır. AAV vektörleri, dCas9-SPH'yi aktive etmek için hem Cre-rekombinaz genini hem de retinada yapay transkripsiyon faktörlerini oluşturmak için gRNA'ları teslim etmek üzere tasarlanmıştır. Retina içinde yapay transkripsiyon faktörlerinin oluşturulması, Lif, Cntf, Fgf2 ve Manf gibi nöroprotektif faktörlerin aşırı ekspresyonunu mümkün kılmıştır. Ayrıca, bu model, dejenere olan retinadaki nöroprotektif faktörlerin etkilerini test etmek için bir platform olarak da kullanılabilir. Hızlı bir retinal dejenerasyon modelinde nöroprotektif faktörlerin etkinliğini test etmek için de ek bir transgenik model, Pde6brd10/rd10 ; dCas9-SPH, kurulmuştur. Bu transgenik modelleri tam olarak karakterize etmek ve farklı retinal dejenerasyon modellerinde nöroprotektif faktörlerin farklı kombinasyon ve dozajlarının etkilerini test etmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Bu aynı zamanda nöroprotektif faktörlerle göz hastalıklarına erken müdahalenin hastalığın ilerlemesini hafifletip, görme fonksiyonunu koruyup koruyamayacağını da gösterecektir. Ek olarak, yakın zamanda üretilen transgenik fare modelleri, daha karmaşık gen düzenleyici işlevlere sahip yeni gen tedavisi ürünleri üretmenin yolunu açacak olan birkaç kavram kanıtı çalışmasında da kullanılacaktır.
Özet (Çeviri)
Eye diseases are a prominent group of diseases that are difficult to treat, with a great socioeconomic impact on healthcare systems in the world. It is estimated that more than 190 million people worldwide suffer from visual impairments and 1 in 4000 people is diagnosed with retinitis pigmentosa, one of the most common inherited retinal diseases. Although inherited retinal diseases have been researched for decades, they remain mostly incurable. However, the recent approval of the gene therapy product voretigene neparvovec for the treatment of retinitis pigmentosa and Leber congenital amaurosis showed that gene therapy offers a solution to this decades-old problem. In several cases, these approaches are not sufficient and additional neuroprotective strategies are required for a complete treatment. One possible approach to protect vision is to halt or delay neuronal loss by overexpressing neuroprotective molecules. The recent discovery of CRISPR-Cas9 and its rapid adaptation in translational studies showed that CRISPR-Cas9 will change modern medicine forever. CRISPR-Cas systems were modified to produce a set of gene editing tools that were capable of gene correction and gene regulation. CRISPR-dCas9 activation (such as dCas9-SPH) is one of these tools that is capable of transcriptional regulation of genes. With the help of these novel tools, it is now possible to overexpress and control the dosage of neuroprotective molecules in the retina. Here, we generated several multiplexed transgenic mouse lines, including RhoP23H/wt; Tg(Rho-Cre); ROSA26-LSL-tdTomato which is a novel rod reporter mouse model with a slow retinal degeneration. This mouse model was further improved by crossing to CRISPR-dCas9-SPH activator mouse line to generate a neuroprotective test platform, the RhoP23H/wt; Tg(Rho-Cre); ROSA26-LSL-tdTomato; dCas9-SPH-LSL quadruple transgenic mouse line. This model was complemented with AAVs which is the most commonly used gene therapy delivery tool in the ophthalmology field. AAV vectors are engineered to deliver both Cre-recombinase gene to activate the dCas9-SPH and the gRNAs to establish the artificial transcription factors in retina. Establishment of artificial transcription factors within the retina allows the overexpression of neuroprotective factors like Lif, Cntf, Fgf2 and Manf. Furthermore, this model can be used as a platform to test the effects of neuroprotective factors in the degenerating retina. An additional transgenic model, Pde6brd10/rd10; dCas9-SPH, was also established to test the efficacy of neuroprotective factors in a fast retinal degeneration model. Further work is needed to fully characterize these transgenic models and to test the effects of different combinations and dosages of neuroprotective factors in different retinal degeneration models. This will also show whether early intervention of eye diseases with neuroprotective factors can alleviate disease progression and preserve visual function. In addition, the recently generated transgenic mouse models will be further used for several proof-of-concept studies that will open the way to generate new gene therapy products with more complex gene regulatory functions.
Benzer Tezler
- Generation of a reporter-retinitis pigmentosa mouse model for retinal regeneration studies using CRISPR/dCAS9-based artificial transcription factors
CRISPR/dCAS9-temelli yapay transkripsiyon faktörleri kullanarak retinal rejenerasyon çalışmaları için bir raportör-retinitis pigmentoza fare modelinin oluşturulması
YEŞİM TÜTÜNCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CAVİT AĞCA
- Development of a novel approach for cell surface protein analysis
Hücre yüzeyi proteinlerinin analizi için yeni bir metod geliştirilmesi
MEHMET AKDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyokimyaKoç ÜniversitesiMoleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURHAN ÖZLÜ
- Genome engineering in the TP53 gene locus in human glioblastoma cell model
İnsan glioblastoma hücre modelinde TP53 gen bölgesinde genom mühendisliği yapılması
BAŞAK KAVAKLIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiMoleküler ve Translasyonel Biyotıp Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZLI KESKİN TOKLU
- Mezenşimal kök hücrelerin immün modülatör etkisinin hemofagositik sendrom klinik uygulamalarına temel oluşturmak üzere in vitro modelde incelenmesi
Investigation of the immune modulator effect of mesenchymal stem cells in in vitro model as the basis for hemophagocytic syndrome clinical applications
HANDAN SEVİM
- Epigenetic therapies to augment radiation response in glioblastoma
Glioblastomada radyasyon cevabini arttiracak epigenetik terapilerin geliştirilmesi
NAREG DEĞİRMENCİ
Doktora
İngilizce
2024
Moleküler TıpKoç ÜniversitesiTıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞBA BAĞCI ÖNDER
