Optimization of CRISPR genome editor and its delivery strategy for C9orf72 frontotemporal dementia

C9orf72额颞叶痴呆的CRISPR基因组编辑器优化及其递送策略

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY A heterozygous hexanucleotide (GGGGCC) repeat expansion in a single allele of the C9orf72 gene is the most frequent known genetic cause of frontotemporal dementia (FTD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS), two fatal and irreversible neurodegenerative diseases. Given that there are no effective treatments for FTD (an Alzheimer’s-related dementia), novel therapeutic strategies are urgently needed. Targeting the C9orf72 gene itself by CRISPR/Cas9 genome editing may provide a curative intervention. We have established a novel dual sgRNA strategy, which can excise the C9orf72 repeat region while preserving all exons in patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs). The excision eliminated pathological hallmarks of C9-FTD and preserved normal C9orf72 protein levels in neurons derived from these iPSCs. Given sequence conservation in this region, this editing strategy applies to all patients, regardless of genetic background or mutation size. We have also engineered a novel silica nanocapsule (SNC) platform that can cross the blood-brain barrier (BBB) after intravenous (IV) injection and deliver CRISPR genome editors to the whole brain of healthy animals with intact BBBs. The SNCs possess many desirable properties including the ability to deliver diverse biologics, high delivery efficiency, versatile surface chemistry for ligand conjugation, small particle sizes, excellent in vivo stability, good biocompatibility, and scalable production. Combining our unique C9orf72 editing approach with our innovative SNC capable of brain-wide systemic delivery of genome editors, we aim to develop a safe and efficiency genome editing therapy to treat C9-FTD. In Aim 1, we will maximize efficiency of our gRNA strategy by identifying sgRNA pairs that excise the C9orf72 repeat region with high efficiency and no side effects in post-mitotic patient-derived neurons in vitro. In Aim 2, we will optimize the SNC formulation and the injection regimen for maximal delivery to the brain in Ai14 reporter and C9-FTD mouse models, maximizing delivery efficacy. In Aim 3, we will determine the long-term biosafety and therapeutic efficacy of excising the C9orf72 repeat region via IV delivery of SNC in the C9-FTD mouse model. With the successful completion of the proposed IND-enabling studies, we will have optimized a candidate therapeutic that targets the C9orf72 mutation, and reaches the highest therapeutic efficacy in human neurons in vitro and in a C9-FTD mouse model in vivo. The optimal therapeutic will then be ready for scale-up, manufacturing/CMC development and IND-enabling safety studies in nonhuman primate and rat. We will have additionally addressed a number of open questions in the field, including whether editing efficiencies in post- mitotic neurons differ from mitotic cells, how to deliver CRISPR/Cas9 with multiple sgRNAs widely throughout the mouse brain and whether it is possible to reverse or arrest clinical phenotypes in symptomatic mice. Our goal is to accelerate genome editing for neurodegenerative diseases toward the clinic.
项目摘要 在C9ORF72基因的单个等位基因中,杂合六核苷酸(GGGGCC)重复膨胀是最多的 额颞痴呆(FTD)和肌萎缩性侧面硬化症(ALS)的经常已知的遗传原因,两个 致命的和不可逆的神经退行性疾病。鉴于没有有效的FTD治疗 迫切需要与阿尔茨海默氏症相关的痴呆症)。靶向C9ORF72基因 CRISPR/CAS9基因组编辑本身可以提供治疗性干预措施。 我们已经建立了一种新颖的双SGRNA策略,可以在保留时行使C9orf72重复区域 患者衍生的诱导多能干细胞(IPSC)中的所有外显子。切除消除了病理 来自这些IPSC的神经元中C9-FTD和保留的正常C9ORF72蛋白水平的标志。给出 该区域的序列保守性,该编辑策略适用于所有患者,而不论一般性 背景或突变大小。我们还设计了一个新型的二氧化硅纳米胶囊(SNC)平台,该平台可以交叉 静脉注射(IV)注射后的血脑屏障(BBB)并将CRISPR基因组编辑提供给整个 具有完整BBB的健康动物的大脑。 SNC具有许多理想的特性,包括 提供潜水员生物制剂,高递送效率,多功能表面化学,用于配体共轭,小颗粒 尺寸,出色的体内稳定性,良好的生物相容性和可扩展的产生。结合我们独特的C9orf72 通过我们的创新SNC进行编辑方法,能够全身传递基因组编辑者,我们的目标是 开发安全有效的基因组编辑疗法来治疗C9-FTD。在AIM 1中,我们将最大化 我们的GRNA策略通过识别SGRNA对以高效率行使C9ORF72重复区域 在体外有丝分裂后患者衍生的神经元的副作用。在AIM 2中,我们将优化SNC公式和 在AI14记者和C9-FTD鼠标模型中,注射方案最大的注射方案,最大 交付效率。在AIM 3中,我们将确定切除的长期生物安全和治疗效率 C9ORF72通过C9-FTD小鼠模型中的SNC递送重复区域。 随着拟议的指定研究的成功完成,我们将优化候选人 针对C9ORF72突变的治疗性,并达到人类神经元中最高的治疗效率 体内的C9-FTD小鼠模型。然后,最佳疗法将准备好扩大, 非人类灵长类动物和大鼠的制造/CMC开发和辅助安全研究。我们将有 此外,还解决了该领域的许多公开问题,包括是否在后期编辑效率 有丝分裂神经元不同于有丝分裂细胞,如何在整个过程中广泛传递CRISPR/CAS9 小鼠大脑以及是否有可能在有症状的小鼠中逆转或阻止临床表型。我们的 目的是加速基因组编辑,以使神经退行性疾病向诊所加速。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Claire Clelland其他文献

Claire Clelland的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Claire Clelland', 18)}}的其他基金

CRISPR-Cas9 editing in C9orf72 patient derived iPSC
C9orf72 患者来源的 iPSC 中的 CRISPR-Cas9 编辑
  • 批准号:
    10405372
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
CRISPR-Cas9 editing in C9orf72 patient derived iPSC
C9orf72 患者来源的 iPSC 中的 CRISPR-Cas9 编辑
  • 批准号:
    10192850
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
CRISPR-Cas9 editing in C9orf72 patient derived iPSC
C9orf72 患者来源的 iPSC 中的 CRISPR-Cas9 编辑
  • 批准号:
    10055660
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
CRISPR-Cas9 editing in C9orf72 patient derived iPSC
C9orf72 患者来源的 iPSC 中的 CRISPR-Cas9 编辑
  • 批准号:
    10670772
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
CRISPR-Cas9 editing in C9orf72 patient derived iPSC
C9orf72 患者来源的 iPSC 中的 CRISPR-Cas9 编辑
  • 批准号:
    10404627
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:

相似海外基金

The role of translation initiation factor eIF5B in lung cancer pathogenesis
翻译起始因子eIF5B在肺癌发病机制中的作用
  • 批准号:
    10734752
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
Fluorescent IRE sensor for synucleinopathy drug discovery
用于突触核蛋白病药物发现的荧光 IRE 传感器
  • 批准号:
    10708197
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
Molecular mechanisms of eukaryotic translational control
真核翻译控制的分子机制
  • 批准号:
    10614648
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
Epigenetic Mechanisms Contributing to the Pathogenesis of ALS/FTD with GGGGCC Repeat Expansion Mutation at the C9orf72 Locus
C9orf72 基因座 GGGGCC 重复扩增突变导致 ALS/FTD 发病机制的表观遗传机制
  • 批准号:
    10792462
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
The Role of Retrotransposon Activity in Mammalian Pre-Implantation Development
逆转录转座子活性在哺乳动物植入前发育中的作用
  • 批准号:
    10594575
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 87万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了