Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Johns Hopkins Researchers Edit Genes in Human Stem Cells



“To date, only about six genes have been successfully targeted or edited in human stem cells out of countless people and attempts—that’s just not efficient enough if we want to move disease research and therapy forward,” says Linzhao Cheng, Ph.D., an associate professor of gynecology and obstetrics and member of the Johns Hopkins Institute of Cell Engineering. “We’ve been able to improve gene targeting and editing in human embryonic stem cells more than 200 fold.”

Cheng’s lab and collaborators at Johns Hopkins study PNH, a condition where “friendly fire” kills patients’ own blood cells and the body can’t replenish the lost blood cells due to loss of normal blood stem cells. PNH is an acquired disease that occurs only in adults, according to Cheng. “It’s a tough condition to study because we need to study it in blood stem cells and they’re difficult to grow in the lab. So for years we’ve been trying to develop another cell system to better understand and perhaps fix what’s going on in PNH.” To establish a system for research, they used human embryonic stem cells which can be expanded unlimitedly in the laboratory, but they also had to create a mutation as found in a PNH patient.

To target and remove the function of the one specific gene known to cause PNH, the research team improved on the standard approach of gene targeting, which can remove a functional gene or replace a dysfunctional gene. The gene targeting technology, first used successfully for mouse embryonic stem cells, won a Nobel Prize in Physiology or Medicine in 2007.

Gene targeting exploits a cell’s own ability to repair broken DNA. When DNA breaks from exposure to mutagens or other agents like DNA-cutting enzymes, DNA-repairing enzymes in the cell find and re-join the two exposed DNA ends. However, if another piece of DNA with exposed ends is floating around, it effectively can be spliced into the broken DNA during repair, and replace the defective copy.

The team’s technological improvement includes the use of custom-designed molecular scissors that are made by collaborators at Harvard University and University of Texas Southwestern Medical Center. These engineered DNA cutting enzymes make a precise break at specific locations in a cell’s DNA—in this case in the gene that causes PNH. They added the molecular scissors and a fragment of DNA containing a gene that confers selection of rare targeted clones in both human embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells. The latter, also known as iPS cells, are very similar to embryonic stem cells in biological properties, but generated by using adult tissues such as skin.

Of all the cells surviving selection, they picked and grew eight iPS cell lines to study further, and five of those contained a targeted insertion at the gene site. Further examination showed that the cells contained the correct number of chromosomes, no longer contained any trace of the molecular scissors and had characteristics as cells from PNH patients that lack a group of cell surface molecules.

“I commend my team especially Dr. Jizhong Zou who spent three years with the help of many collaborators on this challenging project,” says Cheng. “We’re very excited about this accomplishment; it will enable better studies for other blood diseases. But there’s still much to do before we can really use human iPS cells in clinical therapies.”

Cheng’s team will continue to improve on techniques and begin applying these techniques to iPS cells from patients.

This study was funded by the Stem Cell Research Foundation, the Johns Hopkins Institute for Cell Engineering, the National Institutes of Health, a Maryland Stem Cell Research Postdoctoral Fellowship grant, the Cystic Fibrosis Foundation, the Massachusetts General Hospital Pathology Service, the State of Texas and the Burroughs-Wellcome Fund.

Authors on the paper are Jizhong Zou, Prashant Mali, Bin-Kuan Chou, Guibin Chen, Zhaohui Ye and Linzhao Cheng of Johns Hopkins; Morgan Maeder, Stacey-Thibodeau-Beganny and J. Keith Joung of Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School; Shondra Pruett-Miller and Matthew Porteus of University of Texas Southwestern Medical Center; and In-Hyun Park and George Q. Daley of Children’s Hospital, Boston and Harvard Medical School.

 

 

Трансплантация легкого: больше – значит лучше, так считают хирурги ЦМИ Джонса Хопкинса.

Результаты устанавливают точку отсчета безопасности только при ежегодном выполнении более 20 операций

Хирурги-трансплантологи ЦМИ Джонса Хопкинса утверждают, что в больницах, выполняющих ежегодно более 20 трансплантаций легкого, лучшие результаты выживаемости и показатели послеоперационной смертности.

Последние результаты, представленные 27 января 2009 г. на 45-м ежегодном собрании Общества Торакальных Хирургов в Сан-Франциско, могут считаться критериями безопасности или национальным стандартом хирургии. Исследование явилось первой полной оценкой деятельности 79 американских и канадских центров, выполняющих трансплантации с 90-х годов.

В учреждениях, выполняющих ежегодно более 20 пересадок легкого, выживаемость в течение первого, самого тяжелого для реципиента месяца составляет 95%. Одногодичная выживаемость фактически соответствует 83%. Иные показатели демонстрируют три четверти больниц, выполняющих меньший объем трансплантаций легкого. В больницах, делающих единичные трансплантации, вероятность смерти реципиента в течение первого месяца почти удваивается, снижая процент выживаемости до 90% и одногодичную выживаемость до 73%.

И это происходит несмотря на то, что в больницах с меньшим объемом трансплантации существует более тщательный отбор пациентов, нежели в крупных центрах.

«Трансплантация легкого – невероятно сложная операция, и наши результаты показывают, что так называемый «эффект центра» является реальным феноменом: больницы, выполняющие больше операций, делают их лучше, – говорит руководитель исследования, трансплантолог, доктор медицины Ashish Shah, выполнивший за десятилетие более 100 операций. – Для получения лучших результатов необходим специально подготовленный штат, работающий на пике возможностей, с оптимальными системами реабилитационной поддержки, высокой культурой организации и хирургического мастерства».

В Соединенных Штатах в 2007 г. сделано более 1400 пересадок легкого, статистические данные прошлого года еще не подведены. 39% пациентов прожили более года, 6% умерли в ближайший после операции месяц. Еще 2000 американцев стоят в очереди на пересадку, 90 ожидают легкое вместе с сердцем.

Ashish Shah, доцент Медицинской Школы Университета Дж. Хопкинса и Института сердечно-сосудистой хирургии, говорит, что трансплантация легкого разительно отличается от пересадок других органов. Поскольку орган непосредственно взаимодействует с окружающим инфицированным микроорганизмами воздухом, риск инфекции резко возрастает. Послеоперационное выздоровление занимает больше времени, чем после трансплантации других органов, таких как почка; пациенты проводят до недели в отделении интенсивной терапии, плюс еще много месяцев специальной терапии.

Фактическая стоимость операции от $150 000 до $300 000, в процесс вовлечено порядка 20 специалистов, прошедших подготовку по трансплантологии, – хирургов, анестезиологов, реабилитологов, медицинских сестер, специалистов функциональной диагностики, пульмонологов, логопедов, диетологов.

Исследователи рассмотрели 10 494 подробных отчета по трансплантации одного и двух легких, выполненных в США и Канаде с 1998 по 2007 годы. Данные были получены из Национального фонда донорских органов (United Network for Organ Sharing - UNOS).

«Наши выводы не означают, что трансплантации должны выполняться только в крупных центрах, – говорит главный инвестигейтор, доктор медицины Eric Weiss, специализирующийся на оценке исследований в Центре сердечно-сосудистой хирургии ЦМИ Дж. Хопкинса. – Но это означает, что пациенты должны осознанно подходить к выбору учреждения, где будет осуществлена пересадка. Это означает, что выполняющие небольшое число трансплантаций центры должны учиться у больниц, где больший объем операций, и объективно оценивать свои результаты, стремясь к увеличению выживаемости, снижению смертности и послеоперационных осложнений».

Eric Weiss также выполнил и представил на заседании подробный анализ проведенных в прошлом году операций по пересадке сердца.

«Мы надеемся, что проведенный анализ по расчету бюджета и штатов также будет полезен небольшим учреждениям и послужит улучшению результатов легочной трансплантации», – говорит Ashish Shah.

В среднем около 20 учреждений выполняют ежегодно более 20 пересадок легкого. Сюда входит и Больница Джонса Хопкинса, где в 2006 г. выполнено 25 трансплантаций, в 2007 г. – 21 и в 2008 г. – 15 трансплантаций. Однолетняя выживаемость в Больнице Дж. Хопкинса возросла с 70% в начале 90-х годов до 95% в 2007 году.

Часть финансовых затрат на исследование взяла на себя Больница Джонса Хопкинса.

Кроме указанных Shah и Weiss, в исследовании принимали участие сотрудники ЦМИ Джонса Хопкинса Robert Meguid, M.D.; Nishant Patel, B.A.; Christian Merlo, M.D., M.P.H.; Jonathan Orens, M.D.; William Baumgartner, M.D.; и John Conte, M.D.

 

 

Исследователи Центра Johns Hopkins исправляют гены в стволовых клетках человека.

«До настоящего времени при бесчисленных попытках были достаточно изучены и подвергнуты изменению только около шести генов человеческой стволовой клетки, что явно недостаточно для продвинутых исследований и эффективной терапии заболеваний, – считает доктор философии, профессор акушерства и гинекологии Linzhao Cheng из Института Исследования Клетки ЦМИ Джонса Хопкинса. – Мы смогли изменить генетический код на протяжении 200 витков спирали ДНК человеческой стволовой клетки».

Лаборатория Cheng's и сотрудники Центра Johns Hopkins давно изучают PNH, когда комплимент сыворотки («friendly fire») убивает собственные клетки крови, и из-за отсутствия нормальных стволовых клеток потеря остается невосполнимой. PNH – приобретенная болезнь взрослых. «Необходимо было разобраться в процессах, происходящих в стволовых клетках, которые чрезвычайно трудно вырастить в лаборатории. В течение многих лет для понимания процессов при PNH мы пытались вырастить качественно иную клетку. Мы использовали человеческие эмбриональные клетки, имеющие потенцию к неограниченной дифференцировке в лабораторных условиях, но необходимо было воспроизвести мутацию, аналогичную происходящей при PNH». Пытаясь изменить функцию одного определенного гена, вызывающего PNH, команда исследователей изменила к лучшему стандартный подход генного планирования, позволяющий удалить функциональный ген или заменить дисфункциональный ген.

Применялась технология «нокаута генов», отмеченная Нобелевской премией в медицине и физиологии 2007 года. Использовался ген, восстанавливающий способность клетки к репарации поврежденной ДНК. При повреждении ДНК какими-либо агентами, восстановление ее клеточными ферментами происходит по принципу «конец в конец» своей цепочки. Но возможно соединение оборванного конца ДНК не со «своим», а с находящимся рядом концом другой цепочки; таким образом можно произвести замену дефектной цепи.

Технологическое усовершенствование команды включает использование молекулярных ножниц, изобретенных сотрудниками Университетов Гарварда и Техаса, Юго-Западного Медицинского Центра. Спроектированная ДНК сделана путем направленного разрыва в определенных местах цепочки, в нашем случае – в месте, ответственном за возникновение PNH. С помощью молекулярных ножниц был удален дефектный участок из фрагмента ДНК плюрипотентных стволовых клеток. Последние в биологических свойствах подобны эмбриональным стволовым клеткам, но произведены из взрослых тканей, таких как кожа. Из всех клеток было выращено восемь линий, пять из которых содержали вставки на нужном участке генома.

Дальнейшие исследования показали, что клетки с неполноценной клеточной оболочкой содержали правильное число хромосом, не имели последствий воздействия молекулярных ножниц, по генетическим характеристикам соответствовали PNH. «Я благодарен своей команде, особенно доктору Jizhong Zou, который отдал три года жизни этому проекту, – говорит Cheng. – Нас порадовали результаты работы и открывающиеся перспективы изучения других гематологических заболеваний. Но до введения плюрипотентных клеток в клинику предстоит сделать еще очень много».

Группа доктора Cheng продолжит изменять к лучшему генетические методы и планирует начать работу с плюрипотентными клетками от пациентов.

Это исследование финансировалось Фондом Исследования Стволовой клетки, Институтом Исследования Клетки Johns Hopkins, Национальным Институтом Здоровья, грантами по исследованию клеточных линий Товарищества докторов Мэриленда, Фонда по изучению кистозного фиброза, Массачусетской городской Больницы Общей Патологии, руководства Штата Техас и Фонда Burroughs-Wellcome.

Авторы сообщения: Jizhong Zou, Prashant Mali, Bin-Kuan Chou, Guibin Chen, Zhaohui Ye и Linzhao Cheng из Johns Hopkins; Morgan Maeder, Stacey-Thibodeau-Beganny и J. Keith Joung из Массачусетской городской больницы и Гарвардской медицинской школы; Shondra Pruett-Miller и Matthew Porteus из Университета Юго-Восточного Медицинского Центра Техаса; In-Hyun Park и George Q. Daley из Детской больницы Бостона и Гарвардской медицинской школы.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.