Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Podobné dokumenty
Transgeneze u ptáků: očekávání vs. realita

Introduction to gene targeting and genome editing

Terapeutické klonování, náhrada tkání a orgánů

Geneticky modifikované zvířecí. modely pro charakterizaci. funkce genů

1. Definice a historie oboru molekulární medicína. 3. Základní laboratorní techniky v molekulární medicíně

Nové přístupy v modifikaci funkce genů: CRISPR/Cas9 systém

Editace genomů. Genome editing, or genome editing with engineered nucleases (GEEN)

Sylabus témat ke zkoušce z lékařské biologie a genetiky. Struktura, reprodukce a rekombinace virů (DNA viry, RNA viry), význam v medicíně

Editace genomů. Genome editing, or genome editing with engineered nucleases (GEEN)

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Václav Hořejší Ústav molekulární genetiky AV ČR. IMUNITNÍ SYSTÉM vs. NÁDORY

Genové terapie po 20 letech = více otázek než odpovědí

PREKLINICKÁ DATA PRO LPMT

CRISPR/Cas9. Průlom v editaci genomu. Nejdůležitější vědecký objev roku Dr. Guenter Scheuerbrandt. Science,18 December 2015

BUNĚČNÁ TRANSFORMACE A NÁDOROVÉ BUŇKY

IMUNOGENETIKA I. Imunologie. nauka o obraných schopnostech organismu. imunitní systém heterogenní populace buněk lymfatické tkáně lymfatické orgány

VÝZNAM REGULACE APOPTÓZY V MEDICÍNĚ

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

ÚVOD DO TRANSPLANTAČNÍ IMUNOLOGIE

Molekulární biotechnologie. Nový obor, který vznikl koncem 70. let 20. století (č.1)

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Molekulární mechanismy diferenciace a programované buněčné smrti - vztah k patologickým procesům buněk. Aleš Hampl

Struktura a funkce biomakromolekul

Možnosti využití technologie DNA microarrays v predikci odpovědi na neoadjuvantní terapii u pacientů s karcinomem jícnu

Využití metod strojového učení v bioinformatice David Hoksza

Molekulární medicína v teorii a praxi

15 hodin praktických cvičení

Protinádorová imunita. Jiří Jelínek

Alergický pochod. Alergie v dětském věku- od atopického ekzému k respirační alergii

Vakcíny z nádorových buněk

Úvod do nonhla-dq genetiky celiakie

Mgr. et Mgr. Lenka Falková. Laboratoř agrogenomiky. Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat Mendelova univerzita

Veronika Janů Šárka Kopelentová Petr Kučera. Oddělení alergologie a klinické imunologie FNKV Praha

Rich Jorgensen a kolegové vložili gen produkující pigment do petunií (použili silný promotor)

RIGORÓZNÍ OTÁZKY - BIOLOGIE ČLOVĚKA

Studium genetické predispozice ke vzniku karcinomu prsu

Okruhy otázek ke zkoušce

Specifická imunitní odpověd. Veřejné zdravotnictví

Epigenetika mění paradigma současné medicíny i její budoucnost

Nemocniční výjimka pokyn UST-37

Co nás učí nádory? Prof. RNDr. Jana Šmardová, CSc. Ústav patologie FN Brno Přírodovědecká a Lékařská fakulta MU Brno

Klonování DNA a fyzikální mapování genomu

POHLED NA NOVÉ TECHNIKY ŠLECHTĚNÍ

doc. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc. Ústav experimentální biologie Přírodovědecká fakulta MU

Apoptóza. Veronika Žižková. Ústav klinické a molekulární patologie a Laboratoř molekulární patologie

Doprovodný materiál k práci s přípravným textem Biologické olympiády 2014/2015 pro soutěžící a organizátory kategorie B

Přínos molekulární genetiky pro diagnostiku a terapii malignit GIT v posledních 10 letech

Molekulární biotechnologie č.9. Cílená mutageneze a proteinové inženýrství

Játra a imunitní systém

CADASIL. H. Vlášková, M. Boučková Hnízdová, A. Loužecká, M. Hřebíček, R. Matěj, M. Elleder

Co je to genová terapie?

Spinální svalová atrofie. Vypracovali: Kateřina Teplá Monika Madrová Anna Dobrovolná Mária Čižmárová Dominika Štrbová Juraj Štipka

Výzkum kmenových buněk ve světle Úmluvy Martin Šolc 1/24

Genetický screening predispozice k celiakii

c 2002 Intellectronics

DEN OTEVŘENÝCH DVEŘÍ NA ÚMG

Využití DNA markerů ve studiu fylogeneze rostlin

DEN OTEVŘENÝCH DVEŘÍ NA ÚMG

Potřebné genetické testy pro výzkum a jejich dostupnost, spolupráce s neurology Taťána Maříková. Parent projekt. Praha

VĚDA A VÝZKUM V PERIOPERAČNÍ PÉČI. Mgr. Markéta Jašková Dana Svobodová Gynekologicko-porodnická klinika Fakultní nemocnice Ostrava

Co přináší biologická léčba nespecifických zánětů střevních. Keil R.

Právní úprava nakládání s geneticky modifikovanými organismy změna je nutná

Atestace z lékařské genetiky inovované otázky pro rok A) Molekulární genetika

Molekulární biotechnologie č.8. Produkce heterologního proteinu v eukaryontních buňkách

Lidský herpesvirus 6 biologie, diagnostika, patogeneze. K.Roubalová Vidia spol.s r.o.

Mgr. Veronika Peňásová Laboratoř molekulární diagnostiky, OLG FN Brno Klinika dětské onkologie, FN Brno

Zaměření bakalářské práce na Oddělení genetiky a molekulární biologie

Některé významné aspekty vývojové biologie v medicíně

2018 STÁTNÍ ÚSTAV PRO KONTROLU LÉČIV

ný syndrom nádoru prsu a/nebo ovaria Molekulární analýza BRCA1 a BRCA2 gen Prohlášení Informace k onemocn BRCA1 gen

Struktura a funkce biomakromolekul

Rekombinantní protilátky, bakteriofágy, aptamery a peptidové scaffoldy pro analytické a terapeutické účely Luděk Eyer

Výuka genetiky na PřF OU K. MALACHOVÁ

O původu života na Zemi Václav Pačes

Syndrom fragilního X chromosomu (syndrom Martinův-Bellové) Antonín Bahelka, Tereza Bartošková, Josef Zemek, Patrik Gogol

5 hodin praktických cvičení

Petr Müller Masarykův onkologický ústav. Genová terapie

Biomedicínská informatika a její úloha v personalizované medicíně. Petr Lesný

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Hemofilie. Alena Štambachová, Jitka Šlechtová hematologický úsek ÚKBH FN v Plzni

Sekreční karcinom slinných žláz: využití genomového profilování v personalizaci onkologické léčby: analýza 49 případů sekvenováním nové generace (NGS)

Inhibitory ATR kinasy v terapii nádorů

Molekulární biotechnologie č.12. Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny.

Zaměření bakalářské práce na Oddělení genetiky a molekulární biologie

Biologie - Oktáva, 4. ročník (humanitní větev)

NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) /... ze dne , kterým se mění nařízení (ES) č. 847/2000, pokud jde o definici pojmu podobný léčivý přípravek

v oboru KLINICKÁ GENETIKA PRO ODBORNÉ PRACOVNÍKY V LABORATORNÍCH METODÁCH

Transgenní zvířata jejich příprava a použití

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Základy genetiky - geneticky podmíněné nemoci

HLA B27: molekulární marker Ankylozující spondylitidy. Peter Novota , Praha

6. Kde v DNA nalézáme rozdíly, zodpovědné za obrovskou diverzitu života?

Diabetes mellitus 1. typu a přidružené autoimunitní choroby

Výskyt MHC molekul. RNDr. Ivana Fellnerová, Ph.D. ajor istocompatibility omplex. Funkce MHC glykoproteinů

GENvia, s.r.o. Ledovec Breidamerkurjokull (široký ledovec), ledovcový splaz Vatnajokullu

Doporučení týkající se informovaného souhlasu pro genetická laboratorní vyšetření

GENvia, s.r.o. Delfy - posvátný okrsek s antickou věštírnou

AUG STOP AAAA S S. eukaryontní gen v genomové DNA. promotor exon 1 exon 2 exon 3 exon 4. kódující oblast. introny

Výzkumné centrum genomiky a proteomiky. Ústav experimentální medicíny AV ČR, v.v.i.

doc. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc. Ústav experimentální biologie Přírodovědecká fakulta MU

IMUNOTERAPIE NÁDORŮ MOČOVÉHO MĚCHÝŘE. Michaela Matoušková

Transkript:

Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny Radislav Sedláček Ústav molekulární genetiky České Centrum Fenogenomiky BIOCEV Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Proč programovatelné nukleázy? RNA-Guided Nucleases Nukleázy řízené RNA vyjimečně výkonné nástroje využitelné k poznání jak pracuje genom Schopnost zacílit a upravovat specifické DNA sequence v celé šíři Možnost využití v lékařství a v dalších oborech Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

programovatelné nukleázy Zinc Finger Nucleases Cys2-His2 zinc-finger doména Umělé seřazení 3-6 Zinc-fingers (9 18 bp) C-terminální fúze s endonukleázou FokI Transcription Activator-Like Effectors nucleases (TALENs) Central Repeat Domain (CRD) odpovědná za vazbu na DNA CRD obsahuje moduly s vysoce homologní repeticemi o 34 aminokyselin Specificita vazby na DNA je determinována aminokyselinami 12 and 13 v každé repetici repeat variable diresidues (RVDs) CRISPR/Cas9 system Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) CRISPR RNAs (crrnas) vytváří komplex s CRISPR-asociovaným proteinem (Cas) Modulární kompletace dovoluje efektivní a ekonomickou tvorbu TALENových vektorů Mali et al., Science 2013 Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Jak to (CRISPR) funguje? DNA Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

použití programovatelných nukleáz základní možnosti tvorba tzv. indel mutací Excize/vyříznutí Specifické DNA místně-specifická integrace homologní rekombinace Exon 2 Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 1 Exon 3 Exon 1 Exon Exon 3 2 Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Počet vědeckých publikací zmiňující technologii CRISPR *obsahujici slovo CRISPR (PubMed) Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Vzestup technologie CRISPR patenty Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

Vzestup technologie CRISPR Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

RNA-Guided Nucleases (RGN) Nukleázy řízené RNA výhody Jednoduchý design a tvorba jednoduchá pravidla pro plánování (programování) zacílení targeting rychlá procedura Podpora při plánovaní několik softwarových nástrojů Efektivní nástroje tvorba mutantů je rychlá ekonomická efektivnost (*) Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

výhody RNA-Guided Nucleases (RGN) Nukleázy řízené RNA Dostupnost komponenty jsou komerčně dostupné nebo mohou být vytvořeny v laboratoři Technologie se dále vyvíjí a zlepšují RGNs se nepoužívají jen pro ničení nabízí vynikající možnosti pro systémové přístupy modifikované RGN mohou být zapnuty a vypnuty (on/off) Programovatelné nukleázy: nejefektivnější nástroje pro editaci genomu ve službách biomedicíny

limitace RNA-Guided Nucleases (RGN) Nukleázy řízené RNA efektivita a specifita (?) off-targeting (?) o Zvířecí modely o Buňky o lidé mozaicismus více pozměněných alel o různé mutace o potřeba klonování a sekvenování

Globální vývoj: možnosti a limitace

CRISPR & právní otázky: Patentová válka Dr. Jennifer Doudna, University of California, Berkeley, patentová aplikace na CRISPR-technologii květen 2012, zároveň s Dr. Emmanuelle Charpentier. Dr. Feng Zhang, Broad Institute of Harvard and MIT patentová aplikace na CRISPR-technologii v 2013 fast-track proces a obdržel oficiální patent v dubnu 2014. Řada dalších patentových přihlášek

CRISPR & právní otázky: Patentová válka Broad Institute (USA) vyhrává bitvu o CRISPR-patent

Možnosti

Nové možnosti v lékařství

PD-1 léčba nádorového onemocnění Keytruda(Pembrolizumab) humanizovaná terapeutická protilátka používaná k léčbě nádorového onemocnění Mechanismus účinku: váže se a blokuje PD1 receptor (programmed cell death) PD1 zamezeje, aby imunitní systém napadal tkáně vlastního těla Rakovinové buňky suprimují aktivitu T-buněk díky interakci s PD1 receptorem Reaktivace T-buněk pomocí protilátek Deaktivace T-buněk aktivovaná tumorem

Léčba pomocí PD-1 protilátek má množství negativních účinků

PD-1 léčba nádorového onemocnění sběr CD4 T-buněk => in vitro CRISPR/Cas9 PD-1 genová editace Upravené buňky jsou pak in vitro pomnoženy => Upravené pomnožené buňky jsou vpraveny zpět do pacienta

Genetické inženýrství v zárodečných buňkách u člověka Intellia Therapeutics Jennifer Doudna Novartis: New CRISPR/Cas9-based therapies using chimeric antigen receptor T cells ( CAR T cells ) Regeneron Pharmaceuticals: CRISPR/Cas-based therapeutic products primarily focused on gene editing in the liver CRISPR Therapeutics Emmanuelle Charpentier Bayer HealthCare: Ceate a joint venture, Casebia Therapeutics LLP (50% ownership) Vertex: Strategic research collaboration agreement GlaxoSmithKline Editas Medicine Feng Zhang Juno Therapeutics: Engineered T cells that have been genetically modified to recognize and kill other cells. Adverum Biotechnologies: Explore the delivery of genome editing medicines to treat up to five inherited retinal diseases Cystic Fibrosis Foundation Therapeutics: Modification of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator gene Google source: http://www.nanalyze.com

Genetické inženýrství v medicíně Závody ve vývoji nových terapií za použití Crispr-Cas9 technologie

Etické otázky

Etické otázky Programovatelné nukleázy/crispr technologie Junjiu Huang, Sun Yat-sen Univerzita, Guangzhou, China Popsal použití CRISPR Cas9 technologie editovat genom lidských embryí Použití neživých embryo >>> debata o etických otázkých editování genomu u lidských zárodečných buněk

Etické otázky Programovatelné nukleázy/crispr technologie PD-1 léčba nádorového onemocnění Pacienti s metastatickou rakovinou plic, u nichž selhala chemoterapie i radioterapie Targeting PD-1 v T-buňkách k zesílení imunitní odpovědi proti tumorům fáze 1 (trial) - bezpečnost použití

Etické otázky Programovatelné nukleázy/crispr technologie IGI Forum on Bioethics, Napa, California...my... nedoporučujeme... modifikace zárodečných buněk pro klinické aplikace u lidí...

Etické otázky Programovatelné nukleázy/crispr technologie Proposals for NIH-funded human gene therapy clinical trials are discussed and reviewed for scientific, clinical, and ethical issues by the NIH s Recombinant DNA Advisory Committee (RAC). The RAC recently discussed (and did not find any objections to) the first clinical protocol to use CRISPR/Cas9-mediated gene editing. January 18, 2017 RAC diskutoval (a nemá žádných námitek) k prvním klinickému protokolu pro použití CRISPR/Cas9-zprostředkované genové editace.

Etické otázky Programovatelné nukleázy/crispr technologie Sociální konsekvence Nerovný přístup Dan MacArthur:

programovatelné nukleázy a geneticky mofifikované organismy

Programovatelné nukleázy v ČR a příklady

Czech Centre for Phenogenomics IMPC: globální projekt http://www.mousephenotype.org/

Czech Centre for Phenogenomics IMPC: global projekt

Modely lidských nemocí Nethertonův syndrom autozomálně-recesivně dědičná kožní porucha, která postihuje kůži, vlasy, imunitní systém (1:200 000) Chronický zánět epidermis, abnormální deskvamace, nefunkční epidermální bariera, časté alergické reakce abnormality vlasů a ochlupení bodová mutace v genu Spink 5

Modely lidských nemocí Nethertonův syndrom Tvorba transgenního modelu ATG 1 2 3 4 5 6 ssodn 5 homologie 3 homologie STOP XbaI STOP 32 Spink5 gen (LEKTI) Spink5 PCR - XbaI Kasparek P, et al., PLoS Genet. 2017 Jan 17;13(1

Modely lidských nemocí Nethertonův syndrom Genové/proteolytické interakce: Klk10 Klk13 Klk8 LEKTI Ela2 Klk14 Klk5 Klk6 Inhibitor Matr Klk11 Proteolytický enzym Kasparek P, et al., PLoS Genet. 2017 Jan 17;13(1

Modely lidských nemocí Nethertonův syndrom tvorba transgenních modelů (Klk5/Klk7 DBKO) Klk locus mklk7 gene Kasparek P, et al., PLoS Genet. 2017 Jan 17;13(1

Modely lidských nemocí Nethertonův syndrom Spink5 -/- Klk5 -/- Klk7 -/- Klk5/7 -/- Kasparek P, et al., PLoS Genet. 2017 Jan 17;13(1 Spink5 -/- Spink5 -/- Spink5 -/- Klk5 -/- Klk7 -/- Klk5 -/- Klk7 -/-