Harvards Wyss Institute schließt sich mit Cytosurge zusammen, um die CRISPR-basierte Multiplex-Gen-Editierung zu verbessern

Der Fokus ist die Entwicklung geeigneter Verfahren für Multiplex-Gen-Editing unter Verwendung einer Einzelzellen-Manipulationstechnologie im Nanometerbereich, mit der die Viabilität und Fitness der bearbeiteten Zellen erhalten werden kann.

(PresseBox) - Das Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University und die Cytosurge AG, ein Unternehmen, das einzigartige hochpräzise Nanotechnologie-Systeme herstellt, gaben heute bekannt, gemeinsam CRISPR-basierte Verfahren zu erforschen, um mehrfache Änderungen am Genom einzelner Zellen effektiver durchführen zu können und gleichzeitig die CRISPR-bedingte Zelltoxizität zu minimieren. Diese Fähigkeit könnte entscheidend dazu beitragen, großangelegte Initiativen wie die Entwicklung von Zelllinien für pharmazeutische, klinische und biotechnologische Anwendungen, transplantierbare immunkompatible Organe von Schweinen sowie für die Wiederauferstehung ausgestorbener Tierarten voranzutreiben.

Dank der CRISPR-Technologie können gezielte Veränderungen am Erbgut von Zellen durchgeführt werden. Beispielsweise können dysfunktionale Gene repariert, das Schicksal von Zellen gezielt verändert, sowie die Eigenschaften ganzer Organismen beeinflusst werden. Dies birgt ein enormes Potenzial für die Heilung von Krankheiten und kann zu einem besseren Verständnis der biologischen Zusammenhänge hinter normalen und krankheitsbedingten genetischen Merkmalen beitragen. Zentrale Problemstellungen wie beispielsweise die Zelltoxizität durch DNA-Schäden infolge unspezifischer Aktivitäten des Enzyms CRISPR-Cas9 sowie die starke Beanspruchung und Giftigkeit, die während der intrazellulären Aufnahme der nötigen Reagenzien verursacht werden, sind jedoch nach wie vor ungelöst. Diese Probleme werden im Falle mehrfacher Änderungen am Genom einer einzelnen Zelle zusätzlich verstärkt. Eine Vielzahl an gezielten DNA-Veränderungen sind jedoch notwendig um transplantierbares Gewebe entwickeln oder komplexe Krankheiten modellieren zu können und um somit das volle Potenzial der CRISPR-Technologie ausschöpfen zu können.

?Vor allem im Hinblick auf komplexe, ganzheitliche Veränderungen von Zellen mittels mehrfacher Genom-Editierung, besteht nach wie vor Verbesserungsbedarf, damit die Viabilität und Unversehrtheit der manipulierten Zellen sichergestellt werden kann. Zudem müssen wir in der Lage sein, den Erfolg und die Auswirkungen jeder einzelnen Veränderung am Genom abschätzen zu können?, erklärt Dr. George Church, Gründungsmitglied der Kernfakultät des Wyss Institute und Leiter des Schwerpunktbereichs Synthetische Biologie. ?Die Zellmanipulationsplattform von Cytosurge mit Ihrer Fähigkeit zur direkten Injektion und Probenentnahme bei einzelnen Zellen, ohne diese dabei zu verletzen, bietet sich uns dabei als Türöffner zur Durchführung solcher komplexen Analysen an. Diese könnte uns somit helfen, das Multiplexing-Potenzial des CRISPR-Systems auf lange Sicht erheblich auszuweiten.?

Church ist auch Professor für Genetik an der Harvard Medical School (HMS) und für Gesundheitswissenschaften und -technologie in Harvard und am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Die Entwicklung der CRISPR-Technologie bildet seit langem einen Schwerpunkt in der zugehörigen Forschungsgruppe am Wyss Institute und an der HMS. Dabei konnten bereits einige wichtige Durchbrüche im Bereich der Genom-Editierung verzeichnet werden, aus denen auch mehrere Start-up-Unternehmen wie Editas Medicine und eGenesis hervorgegangen sind, die nun Lösungsansätze für die Gentherapie und die Organtransplantation für bisher ungelöste medizinische Probleme vorantreiben.

Bei der CRISPR-gestützten Genom-Editierung werden das programmierbare CRISPR-Cas9 und verwandte Enzyme durch kurze ?Guide-RNAs? (gRNAs) zu spezifischen Sequenzen im Genom geführt und nutzen deren DNA-Endonuklease-Aktivität, um den DNA-Doppelstrang mit chirurgischer Präzision zu durchtrennen. Falls eine teilweise homologe ?DNA-Reparatur-Vorlage? vorliegt, kann der natürliche ?homology directed repair? Mechanismus der Zelle dann die in der Vorlage enthaltenen Änderungen in das Genom schreiben. Obwohl durch die Arbeiten in einer Reihe von Forschungslabors die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der CRISPR-basierten Genom-Editierung für den Falle einzelner Gen-Veränderungen dramatisch verbessert werden konnte, stellt die praktische Durchführung einer großen Anzahl von Editierungen in einzelnen Zellen nach wie vor ein großes Hindernis dar: Die derzeitigen CRISPR-Verfahren scheitern dabei oftmals an Gentoxizitäten, welche durch unerwünschte DNA-Schäden infolge unspezifischer Cas9-Aktivitäten verursacht werden. Ebenso kommt es aufgrund der verwendeten Verfahren zur Transfektion der nötigen Reagenzien zu Zytotoxizitäten bei anderen Zellbestandteilen. In der gegenwärtigen Praxis hindern diese Limitierungen die Wissenschaftler daran, Zellen mit Hilfe von gRNA-Multiplexing zu manipulieren, um zum Beispiel ein komplexes Merkmal auszubilden, das unter der Kontrolle vieler Gene steht, oder eine komplexe genetische Krankheit zu modellieren.

Die Federführung der Forschungskooperation zwischen dem Wyss Institute und Cytosurge liegt bei dem Doktoranden Soufiane Aboulhouda, der mit Church und Dr. David Thompson, Technology Development Fellow am Wyss Institute, zusammenarbeitet. Durch den Einsatz der FluidFM Technologie von Cytosurge sollen dabei die Folgen einer Transfektion ganzer Sammlungen von gRNAs in den Zellkern einzelner Zellen erforscht werden.

Die FluidFM BIO Series von Cytosurge kombiniert die kleinste Spritze der Welt mit empfindlicher Kraftrückkopplung und einfacher ?Point & Click?-Bedienung. Dadurch wird die zuverlässige, selektive und schonende Transfektion von Reagenzien in das Zellplasma oder den Kern einzelner Zellen ermöglicht, ohne diese dabei zu beschädigen. Durch FluidFM werden Forscher in der Lage sein, das enzymatische CRISPR-Cas9-Enzym und mehrere gRNAs in definierten Konzentrationen ? und in messbaren Mengen ? präzise in das Zytoplasma oder den Zellkern von Einzelzellen zu injizieren. Mehrere gRNAs können entweder gleichzeitig oder über mehrere, aufeinanderfolgende Zyklen verteilt, injiziert werden. Im Anschluss können die resultierenden Zelllinien analysiert oder Zellmaterial aus einzelnen Zellen für dessen Analyse entnommen werden, einschließlich mRNAs, die von editierten Genen transkribiert werden.

Der CEO von Cytosurge, Dr. Pascal Behr, freut sich auf die Zusammenarbeit: ?Wir sind sehr stolz, mit dem Wyss Institute und der Gruppe von George Church zusammenzuarbeiten. Als Schweizer Unternehmen und Spin-off einer Universität teilen wir die Denkweisen des Wyss Institute im Hinblick auf eine sehr stark anwendungsorientierte Forschung. Das Versprechen, die Grenzen der Gen-Editing Technologie und des CRISPR-Systems neu zu definieren, ist für uns als Unternehmen besonders attraktiv und motivierend. Wir freuen uns daher sehr darauf, die Vorteile unserer FluidFM Technologie mit der Expertise und Vision unserer Partner am Wyss Institute zu vereinen, um damit neue wissenschaftliche Entdeckungen zu ermöglichen sowie die Lebensqualität von Patienten in der Zukunft zu verbessern.?

Die Zusammenarbeit verfolgt dabei das Ziel, verbesserte Methoden für die Transfektion mehrere gRNAs zu entwickeln sowie klare Regeln herzuleiten, um unerwünschte Zelltoxizitäten zu minimieren und gleichzeitig ein effizientes Multiplex Genom-Editing zu ermöglichen. Erreicht werden soll dies dank einer systematischen Analyse von Markern für Veränderungen der Zellviabilität und der Genexpression aufgrund der Einbringung von gRNAs in einzelne Zellen.

?Durch diese Kooperation zwischen George Church und seinem Team an der Synthetic Biology Plattform des Wyss Institute und Cytosurge könnten einige der größten Hürden im Bereich des CRISPR-Genom-Engineerings aus dem Weg geräumt werden. Im Erfolgsfall könnten die Wissenschaftler Zellen und Gewebe in einer Weise umgestalten, die bisher unmöglich war?, so Dr. med. Donald Ingber, Gründungsdirektor des Wyss Institute, der auch Judah-Folkman-Professor für Vaskuläre Biologie an der HMS und dem Vaskulären Biologie-Programm am Bostoner Kinderkrankenhaus, sowie Professor für Bioengineering an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ist.

Cytosurge (https://www.cytosurge.com/r/start) entwickelt, fertigt und vertreibt hochmoderne Nanotechnologie-Lösungen und -Systeme basierend auf ihrer patentierten FluidFM®-Technologie. Die hohlen Messsonden mit ihren 300 nm kleinen Öffnungen bilden das Herzstück der Technologie und ermöglichen die Handhabung von Volumina im Femtoliterbereich. Das Unternehmen bietet mit seinen FluidFM-Lösungen erhebliche Vorteile für vielfältige Anwendungsbereiche in den Biowissenschaften, der Biophysik und der Mechanobiologie. Zu den einzigartigen Vorteilen zählen quantitative Volumenmessungen von injizierten Verbindungen während der Arzneimittelentwicklung, verbesserte CRISPR-Gen-Editierung durch direkte Injektion in den Zellkern, Isolation von ausgewählten Zellen direkt aus der Zellkultur, 2,5D-Nano-Printing bis in den Submikrometerbereich oder Einzelzelladhäsions- und Kolloidsondenmessungen.

Themen in dieser Meldung:


Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Leseranfragen:
Kontakt / Agentur:
Bereitgestellt von Benutzer: PresseBox
Datum: 05.05.2020 - 17:21 Uhr
Sprache: Deutsch
News-ID 1814130
Anzahl Zeichen: 0

Kontakt-Informationen:
Ansprechpartner:
Stadt:

Boston & Zürich, englische Originalfassung von Benjamin Boettner

Telefon:

Kategorie:

Forschung und Entwicklung

Anmerkungen:


Diese HerstellerNews wurde bisher 226 mal aufgerufen.


Die Meldung mit dem Titel:
"Harvards Wyss Institute schließt sich mit Cytosurge zusammen, um die CRISPR-basierte Multiplex-Gen-Editierung zu verbessern
"
steht unter der journalistisch-redaktionellen Verantwortung von

Cytosurge AG (Nachricht senden)

Beachten Sie bitte die weiteren Informationen zum Haftungsauschluß (gemäß TMG - TeleMedianGesetz) und dem Datenschutz (gemäß der DSGVO).

Alle Meldungen von Cytosurge AG

• High-Tech, Hohe Renditen: KI-gestützte Handelslösungen für deutsche Investoren von STCWelt

• Merkle CAE Solutions "On AIR"

• Zahnarzt Bern - Bubenberg / Bahnhof - Zahnarztpraxis

• Zukunft gestalten: Weiterbildungsangebote der Fachschule für Technik Kassel e.V.

• Neue Schulleiterin an der Fachschule für Technik Kassel e.V. - Olga Koch