النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Challenges to in Vivo Editing of Hematopoietic Stem Cells
المؤلف:
Hoffman, R., Benz, E. J., Silberstein, L. E., Heslop, H., Weitz, J., & Salama, M. E.
المصدر:
Hematology : Basic Principles and Practice
الجزء والصفحة:
8th E , P57
2025-07-14
37
The challenges for in vivo editing of the hematologic system are currently even more difficult than those outlined for ex vivo editing (which is built on the established HSCT and HCT platforms). These challenges fall into two broad categories: (1) delivery and (2) immunogenicity.
Delivery
In vivo genome editing requires the development of a novel vector that would specifically target the cell of interest (whether HSCs or T cells or other blood cell) while not being taken up by the trillions of other cells (red blood cells, platelets, endothelial cells…) that the target cells live and coexist with in close proximity. In contrast to ex vivo editing where the target cell can be purified way from the competitor cells before editing, in an in vivo setting that would not possible. Furthermore, as discussed earlier, to achieve high frequencies of genome editing, whether through indels or HDR, requires a sufficient quantity of the genome editing reagent to enter the cell. A little gets only a little. Thus the new vector would not only have to selectively deliver to the target cell of interest but would also have to deliver the editing reagents in sufficient quantities to achieve therapeutic frequencies of editing. Finally, it should be noted that in terms of HDR, which requires cells to be cycling to be efficient, most HSCs are quiescent and so to harness HDR in vivo would require novel ways to put HSCs into cycle without compromising their long-term hematopoietic stem cell function.
Immunogenicity
The human immune system has been one of the barriers to safe and effective in vivo gene therapy, and one would anticipate the same to be true for in vivo gene editing. The first barrier is to avoid activating the intracellular innate immune response (type I interferon response) in all cells to which the novel vector delivered its cargo in vivo. The second barrier is to design a vector that does not profoundly activate the cellular innate immune response, such as macrophages and the reticuloendothelial system. The third barrier is the adaptive immune response to the genome editing reagents and vector. All of the nuclease systems involve parts that are foreign. For CRISPR/Cas9, the Cas9 protein has been demonstrated to generate an adaptive immune response, even in naïve animals.[1,2] Therefore, for in vivo editing, one would need enough nuclease to get therapeutic levels of editing but have it disappear before the adaptive immune response recognized the foreign protein and eliminated the cells still expressing it (like a virus). Moreover, most healthy adults already have a preexisting immune response to both Staphylococcus aureus and S. pyogenes Cas9.[3,6] For in vivo AAV gene therapy, patients who have even very low titers of preexisting antibodies to the AAV serotype are excluded from treatment because the preexisting immunity diminishes efficacy and might create systemic inflammation, toxicity, and death.
Proponents of in vivo editing also argue that it would be cheaper than an ex vivo process, but this assumption has not been pressure tested. A simple counter example is that the current most expensive drug in the world is an in vivo AAV-based gene therapy for spinal muscular atrophy, not an ex vivo HSPC gene therapy. In addition, the amount of AAV (the current best vector) for systemic in vivo delivery of nucleic acids needed for one patient for in vivo editing would be sufficient for thousands, if not tens of thousands, of patients using an ex vivo approach.
Nonetheless, ex vivo editing of HSCs at levels that might cure hematologic diseases was also considered an unrealistic dream not even two decades ago, so the creativity, ambition, and motivation of a large number of researchers might, over the next decades, discover solutions to the known challenges described earlier. We can anticipate that solving currently unknown barriers to in vivo editing will have to, and will, occur.
References
------------
[1] Nelson CE, et al. Long-term evaluation of AAV-CRISPR genome editing for Duchenne muscular dystrophy. Nat Med. 2019;25(3):427–432.
[2] Li A, et al. AAV-CRISPR gene editing is negated by pre-existing immunity to Cas9. Mol Ther. 2020;28(6):1432–1441.
[3] Charlesworth CT, et al. Identification of pre-existing adaptive immunity to Cas9 proteins in humans. BioRxiv. 2018.
[4] Wagner DL, et al. High prevalence of S. pyogenes Cas9-specific T cell sensitization within the adult human population – A balanced effector/ regulatory T cell response. BioRxiv. 2018.
[5] Simhadri VL, et al. Cas9-derived peptides presented by MHC Class II that elicit proliferation of CD4(+) T-cells. Nat Commun. 2021;12(1):5090.
[6] Simhadri VL, et al. Prevalence of pre-existing antibodies to CRISPR associated nuclease Cas9 in the USA population. Mol Ther Methods Clin Dev. 2018;10:105–112.
الاكثر قراءة في هندسة الجينات
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
