Funktionelle Genkorrektur des X-chromosomal vererbten, schweren, kombinierten Immundefekts (X-SCID) durch sequenzspezifische Endonukleasen (TALENs oder CRISPR/Cas)

• Antragsteller: Dr. Volker Wiebking
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317069747

Schwere, kombinierte Immundefekte (SCID) sind letal verlaufende, angeborene Erkrankungen deren genetische Ursachen aufgeklärt worden sind. Die häufigste Form ist der X-chromosomal rezessiv vererbte X-SCID, hervorgerufen durch Mutationen im IL2RG-Gen. Die aktuelle Standardtherapie besteht aus einer allogenen Blutstammzelltransplantation, welche meist gute Ergebnisse zeigt aber bei Fehlen eines passenden Spenders oder bei Vorliegen von Infektionen mit erhöhten Risiken einhergeht. Eine optimale Therapie wäre die Korrektur des defekten Gens in autologen, hämatopoetischen Stammzellen des Patienten. Bisherige Gentherapiestudien haben gezeigt, dass dies prinzipiell möglich ist, aber auch dass die verwendeten viralen Vektoren nicht ausreichend sicher waren sondern durch ihre ungezielte Insertion mutagen wirken konnten. Aktuelle Fortschritte erlauben die Erzeugung eines DNA-Doppelstrangbruchs an einem spezifischen Ort im Genom und das Einfügen des korrekten Gens mittels homologer Rekombination (Gene Editing). Mögliche Methoden zur Verursachung eines gezielten Strangbruchs sind Zink-Finger-Nukleasen (ZFN), TAL-Effektor-Nukleasen (TALEN) oder das CRISPR/Cas-System. Bisherige Arbeiten haben gezeigt dass sowohl mittels TALENs als auch dem CRISPR/Cas-System das IL2RG-Gen ab Exon 1 korrigiert werden kann, was seine natürlichen Genregulationsmechanismen erhält. Dieser Ansatz kann eine sehr viel größere Anzahl von X-SCID-Patienten heilen und zeigt ein besseres Aktivitäts- und Sicherheitsprofil als vorherige ZFN-basierte Methoden die das Gen ab Exon 5 ersetzten. Im geplanten Projekt sollen diese Techniken verwendet werden um das IL2RG-Gen in humanen hämatopoetischen Stammzellen zu korrigieren. Ziel ist es, relevante Zellzahlen funktionell zu korrigieren, eine multilineäre Hämato- und Lymphopoese mit intakter Signaltransduktion zu ermöglichen und eine der Methoden soweit zu entwickeln, dass eine Translation hin zu einer Anwendung am Patienten möglich ist. Hierzu sollen verschiedene Optimierungs-Schritte aller verwendeten Prozesse durchgeführt werden um die Effizienz zu steigern und die Spezifität für den IL2RG-Genlokus sicher zu stellen. In der Folge soll die Korrektur des Erkrankungsphänotyps demonstriert und ausführliche Toxizitätsstudien durchgeführt werden. Anschließend soll die Technik nach Good Manufacturing Practice (GMP)-Standards etabliert und eine quantitative Steigerung durchgeführt werden, um therapierelevante Zellzahlen für die Behandlung von Patienten zu erreichen. X-SCID bietet sich zur Etablierung neuer Genkorrekturtechniken an da eine geringe Anzahl korrigierter Zellen ausreicht um die Erkrankung zu heilen. Wenn sich aber die beschriebene Methode als effektiv und sicher erweist wird dies Auswirkungen auf eine große Anzahl monogenetischer Erkrankungen haben für die bisher kaum effektive Therapien zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Matthew Porteus, Ph.D.