Bakgrunn
Primære immunsviktsykdommer kan vise seg som økt følsomhet for infeksjoner, autoimmun sykdom og tidlig kreft og påvirker hovedsakelig barn. Blodstamcelle-transplantasjon fra en donor kan kurere de fleste tilstandene, men fordi prosedyren er toksisk og potensielt dødelig, blir de fleste pasientene behandlet med immunmodulerende medikamenter.
Dette prosjektet utvikler CRISPR-Cas9-baserte behandlinger som et alternativ til beinmargstransplantasjonen. CRISPR-Cas benytter en Cas-nuklease som er festet til et guidende RNA (gRNA) som fører nukleasen til et definert genomisk sted, som nukleasen deretter kutter. Kuttet induserer den cellulære DNA-skade responsen. Cellen kan reparere kuttet enten ved homologrettet reparasjon (HR) eller ikke-homolog endeslutning (NHEJ) (se figur 1). Begge reparasjonsresultatene kan brukes i primær immunsviktterapi. I tillegg finnes det modifikasjoner av CRISPR-Cas9-systemet; disse inkluderer base-redigering, prime-redigering og tilpassede modifikasjoner som vårt laboratorium har utviklet.
Figur 1. CRISPR-Cas9 systemet. Cas9-nukleasen skanner DNAet ved hjelp av guidende RNA (gRNA). Når sammenkoblingen mellom DNA og gRNA er perfekt, kutter Cas9 DNAet. Det resulterende dobbelt-trådete bruddet blir korrigert av cellens egne DNA-reparasjonsmekanismer. Ikke-homolog endeslutning (Non-homologous end-joining, NHEJ) "limer" DNA endene sammen, noe som resulterer i en liten delesjon. Homolog rekombinasjon (HR) kan derimot gjøre helt presise endringer i DNAet om et reparasjons DNA-templat er til stede. HR er derfor det ønskede resultatet for de fleste genterapianvendelser.
Problemstilling, mål og metode
Denne studien benytter ulike CRISPR-systemer (CRISPR-Cas9, base-redigering og prime-redigering) til å korrigere T celler og stamceller fra pasienter med ulike former for primær immunsvikt. Det langsiktige målet er å kunne sette opp en behandling til klinisk bruk ved Rikshospitalet. Prosjektet er spesielt egnet for studenter med interesse for pediatri, hematologi eller smittsomme sykdommer.
Studentens arbeidsoppgaver
Studien har flere delprosjekter, og arbeidet vil bli skreddersydd ut fra studentens interesser. Eksempler på prosjekter inkluderer:
- Forbedre CRISPR-redigeringseffektiviteten i humane T –celler.
- Samle celler fra pasienter, redigere cellene og vurdere redigeringsresultatet for å se om visse tilstander er spesielt enkle eller vanskelige å redigere.
- Redigere friske blodstamceller og deretter transplantere de redigerte cellene til SCID-musemodeller for å vurdere deres evne til å danne en funksjonell benmarg.
- Sette opp avanserte CRISPR-screeningsmetoder for å identifisere personlige gRNA for et stort antall pasienter.
- Evaluere CRISPR-redigeringssikkerheten med ulike neste-generasjons sekvenseringsmetoder.
Om forskningsmiljøet
Laboratoriet vårt, The Haapaniemi Lab, er 3 år gammelt og holder til hos Norsk senter for molekylærmedisin (NCMM) som huser internasjonalt rekrutterte forskningsgrupper og har flere banebrytende forskningsinfrastrukturer. Miljøet er internasjonalt og arbeidsspråket er engelsk. Vi samarbeider lokalt med grupper ved Oslo universitetssykehus samt med komplementære forskningsgrupper ved Karolinska Instituttet (Sverige), Sanger Instituttet (UK) og Universitetet i Helsinki (Finland).