清洁

背景

镰状细胞贫血，血友病，地中海贫血和严重组合免疫缺陷等疾病是由在身体的整个细胞中发生的单个基因的修饰产生。在欧洲和东地中海地区，每年至少有2,000名诞生受到影响^1,2,3。唯一的疗法治疗是同种异体造血干细胞（HSC）移植，其涉及在高强度化疗或辐射后将HSC从健康供体转移到患者体内。这些治疗是昂贵的，移植的成本是〜275,000美元）^4.，要求患者接受终身药理免疫抑制（费用〜12,000美元/年/病人^5.并且需要识别适当的捐助者以防止不利的免疫反应。

许多血血相关的单生疾病具有通过插入，缺失，修饰或更换遗传物质来修饰的基因组编辑的人HSC（GE-HHSCs）来固化的可能性。这创造了大量的研发，以渗透到2025年预期的市场预计将达到81亿美元^6.。八项基于GE-HHSCS的临床试验正在进行（https://clinicaltrials.gov/），该数字预计将在未来十年内增加。

E.x Vivo.可以使用载体实现HHSC的基因组改性，将遗传物质整合到细胞中，并且目前正在使用设计者核酸酶开发方法^7.。设计师核酸酶，包括但不限于锌指核酸酶，Talens和Crispr / Cas9系统，靶向一种特异性DNA序列并产生双链DNA断裂。通过非同源末端连接修复可导致突变，或者如果供体模板可用，则通过同源性定向修复替代基因。设计师核酸酶提供高精度，但可以切割不希望的基因组区域，导致靶向修饰，这可能会产生具有功能性损伤，改变的健身或致癌潜力的细胞^8.。最近的研究表明，人类诱导的多能干细胞（IPSCs），其存活克拉/ Cas9介导的编辑P53基因中存在的伴随突变^9.。虽然选择P53突变体的选择不会发生在HHSC中^10.，可能发生其他意外修饰，并且在诊所使用之前需要广泛评估基因组编辑的细胞。

目前对潜在的偏离目标效应的评估包括在Silico.预测工具，广泛的DNA分析体外编辑细胞/ DNA（使用指南SEQ，Digenome-SEQ，Circle-SEQ，Site-SEQ，祝福/幸福，HTGT，IDLV捕获等）和体内致癌性/肿瘤性研究^8,11.。

在Silico.分析可以预测，并且基于DNA的分析可以确认，存在偏离目标，但它们不能预期这些突变的功能后果。体内致癌性研究，最常使用NSG（NOD-SCIDIL2Rγ - / - ）小鼠昂贵，昂贵，需要大量的动物，并且对人类安全的预测性差不多，通常是由于动物中人体细胞的植入不良^12,13,14,15.。已经显示出延长研究观察时间来增加细胞的植入，但扩展的研究表现出对动物和成本的增加的福利负担^16.。通过产生表达人细胞因子的NSG小鼠的植入率改善了^17,18,19,20或通过将HHSC放入皮下植入的人源化的合成骨质中。在有希望的同时，这些方法仍然需要动物，并且他们对GE-HHSC的肿瘤性评估的用途尚未得到评估^21,22。

体外提供评估肿瘤性的模型可用，但目前不适合GE-HHSC的评估。它们包括：

• 已经显示出软琼脂菌落形成测定以更敏感和预测，用于评估IPSCs的肿瘤时体内学习^23.（和来自HESI CT-TRACS的未发表的数据）。然而，它不适用于悬浮液中的细胞，例如HHSC，其是本质上锚定独立的。
• 经常用于评估对HSCs毒性作用的造血特异性菌落形成单元测定未针对肿瘤性评估进行优化。
• 3D专门生成人性化HSC利基的共同培养系统体外，已发表^24,25,26,27。在这些研究中，目前仅存在单个器官，并且不识别出区分正常和恶性HHSC的参数。

这些新兴技术为开发更复杂的系统提供了一种强大的基础，适用于对HHSC的肿瘤潜力的免疫潜力进行无动物。

3RS优惠

体内评估基因组编辑产品的肿瘤性的研究是一种监管要求^28,29。这些研究漫长，成本昂贵，需要使用大量的动物，并不总是预测人类安全的风险^30.。

诺华目前在GE-HHSC上每年至少运行一项研究。典型的体内实验需要至少200至300个免疫脯的小鼠和至少20至24周的后续。经常照射小鼠，然后给药通过静脉内输注，然后重复外周血抽样以确认植入，这可能导致动物中的应力和不适，以及潜在肿瘤形成的评估。植入并不总是成功，这意味着许多动物被定时但不提供有用的数据，可能需要进行重复研究。

一个体外通过这一挑战开发的测定可能促使这些挑战体内肿瘤性研究。用于评估其他基因治疗产品如病毒介导的基因转移或反义寡核苷酸的评估也存在显着的潜力，取代了数千种啮齿动物在肿瘤性评估中的使用。该测定还可用于鉴定适当的给药方案，并评估影响血液吞噬的新化合物的毒性。

全面挑战信息

项目团队领导：

• Marx博士Marx，Tissuse GmbH，德国，£99,960。
• 曼努埃尔萨梅顿 - 桑切斯教授，格拉斯哥大学，99,278英镑。
• Manuela Raimondi教授，意大利Politecnico Di Milano，£98,824。

评估信息

挑战小组会员资格

姓名	机构
Martino Picardo博士（椅子）	独立的
Silvana Libertini博士（赞助商）	诺华州
玛丽安拉斯克博士（赞助商）	拜耳
秦王博士（赞助商）	Takeda.
Michael Capaldi教授	纽卡斯尔大学
诺伊尔罗德里格斯博士	卡迪夫大学
Amir Ghaemmaghami教授	诺丁汉大学
Dominique Bonnet教授	弗朗西斯克里克研究所
Axel Schambach教授	汉诺威医学院
教授Peter Ertl博士	TechnischeUniversitätWien（塔瓦）