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Preisträger Q2, 2023

[Genome Biology]


Viktor Glaser, Christian Flugel, Jonas Kath, Weijie Du, Vanessa Drosdek, Clemens Franke, Maik Stein, Axel Pruß, Michael Schmueck-Henneresse, Hans-Dieter Volk, Petra Reinke & Dimitrios L. Wagner


Viktor Glaser

Die individualisierte CAR-T-Zelltherapie ist eine effektive, aber teure Behandlung für bestimmte Krebsarten. Hier berichteten wir über eine Methode zur Herstellung von mehrfach-editierten CAR-T-Zellen mittels neuester CRISPR-Cas Technologien. Nach gezieltem DNA-Bruch mit der Genschere ermöglichten synthetische DNA-Moleküle die Reparatur und das Einfügen neuer Informationen (=„Knock-in“) zur Bildung des tumor-spezifischen CAR-Proteins. Um die CAR-T-Zellen von einer gesunden Person für mehrere Erkrankte nutzen zu können, wurden zusätzlich 2 Modifikationen vorgenommen, um Gewebskompatibilität-Merkmale auszuschalten. Die effektiven Editierungen verhinderten eine Abstoßung der CAR-T-Produkte durch Immunzellen in der Zellkultur. Durch die Kombination einer optimierten „Knock-in“-Methode mit „Base Editing“ verhinderten wir unerwünschte genetische Veränderungen (sog. Translokationen), die die Sicherheit der modifizierten Zellen beinträchtigen könnten. Als Resultat präsentieren wir einen sichereren Prozess zur Entwicklung komplex-editierter Zelltherapien, wie universell-einsetzbaren CAR-T-Zellen für Krebstherapie.


 

[International Journal of Molecular Sciences]


Maximilian Amberger, Esther Grueso, Zoltán Ivics


Maximilian Amberger

Angesichts der ständig steigenden Entwicklungsrate von Gen- und Zelltherapieanwendungen und der zunehmenden Zugänglichkeit von Produkten, die eine behördliche Zulassung erhalten, ist der Bedarf an wirksamen und zuverlässigen Sicherheitsmechanismen zur Verhinderung oder Beseitigung potenziell schwerwiegender Nebenwirkungen von größter Bedeutung. In dieser Studie stellen wir den CRISPR Induced Suicide Switch (CRISISS) als ein Werkzeug vor, mit dem genetisch veränderte Zellen auf induzierbare und hocheffiziente Weise eliminiert werden können, indem Cas9 auf repetitive Alu-Retrotransposons im menschlichen Genom abzielt, was zu einer irreparablen Fragmentierung des Genoms durch die Cas9-Nuklease und zum Zelltod führt. Die Komponenten des Selbstmordschalters, darunter Expressionskassetten für ein transkriptionell und posttranslational induzierbares Cas9 und eine Alu-spezifische single guide RNA, wurden durch Sleeping Beauty-vermittelte Transposition in das Genom der Zielzellen integriert. Die daraus resultierenden transgenen Zellen zeigten keine Anzeichen für eine Beeinträchtigung der allgemeinen Fitness, wenn sie nicht induziert wurden, da eine unbeabsichtigte Background-Expression, eine Background-DNA-Schadensreaktion und eine Background-Zelltötung nicht beobachtet wurden. Bei der Induktion wurde jedoch eine starke Expression von Cas9, eine starke DNA-Schadensreaktion und ein schneller Stopp der Zellproliferation in Verbindung mit einem nahezu vollständigen Zelltod innerhalb von vier Tagen nach der Induktion beobachtet. Mit dieser Proof-of-Concept-Studie stellen wir einen neuartigen und vielversprechenden Ansatz für einen robusten Selbstmordschalter vor, der in Zukunft für die Gen- und Zelltherapie von Nutzen sein könnte.


 

[Nucleic Acids Research]


Antonio Carusillo, Sibtain Haider, Raul Schäfer, Manuel Rhiel, Daniel Türk, Kay O Chmielewski, Julia Klermund, Laura Mosti, Geoffroy Andrieux, Richard Schäfer, Tatjana I Cornu, Toni Cathomen, Claudio Mussolino


Antonio Carusillo

Die Genomeditierung mit CRISPR-Cas ist ein vielversprechender Ansatz in der Gentherapie. In den letzten Jahren haben verschiedene Genomeditierungsstrategien klinische Anwendung gefunden. Diese Strategien basieren wesentlich auf der effizienten, aber fehleranfälligen nicht-homologen Endverknüpfung (NHEJ) zur Reparatur der Cas-induzierten DNA-Doppelstrangbrüche (DSB). Im Gegensatz dazu findet das auf der homologiegerichteten Reparatur (HDR) basierende präzise Editieren des Genoms aufgrund seiner geringen Effizienz in menschlichen Zellen nur wenig Anwendung. Unter Verwendung bekannter Proteine, die die DSB-Reparatur regulieren, haben wir Cas9-Fusionsproteine generiert, die NHEJ reduzieren und gleichzeitig HDR fördern. In verschiedenen Assays konnten wir zeigen, dass die neuartigen Cas-Fusionsproteine die präzise Editierrate sowohl in Zelllinien als auch in primären humanen Zellen um das bis zu 7-fache erhöhen. Die Fusionsproteine sind auch in Gegenwart von HDR-Reparaturmatrizen wirksam und reduzieren das Mutationsrisiko an On- und Off-Target-Stellen. Dieser bemerkenswerte Zugewinn an Sicherheit macht die neuen Cas9-Fusionsproteine zu einem attraktiven Werkzeug für die klinische Anwendung präziser Genomeditierungsstrategien.

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