Das Indiana Center for Regenerative Medicine and Engineering (ICRME) an der Indiana University School of Medicine beherbergt die regenerative Medizintechnologie TNT (Tissue Nanotransfection), die eine funktionelle Gewebereprogrammierung im lebenden Körper erreicht. Letztes Jahr veröffentlichten ICRME-Forscher auf wie man die TNT 2.0-Siliziumchip-Hardware in herstellt Naturprotokoll. Jetzt zeigt ihre Forschung zum ersten Mal, dass TNT als nicht-virales, topisches Gen-Editing-Verabreichungsgerät dienen kann.
TNT ist ein minimal-invasives Gerät, das die Gewebefunktion im lebenden Körper umprogrammieren kann, indem es Impulse harmloser elektrischer Funken anwendet, um bestimmte interessierende Gene auf die Haut zu bringen.
„Die TNT-basierte Verabreichung kann eine zellspezifische Genbearbeitung erreichen“, sagte der korrespondierende Autor Chandan K. Sen, Ph.D., J. Stanley Battersby Chair und angesehener Professor für Chirurgie, Direktor des ICRME an der IU School of Medicine und Geschäftsführer Direktor des umfassenden Wundversorgungszentrums der Indiana University Health. „Ihre Haut hat Tausende von Genen und bei chronischen Wunden werden viele Schlüsselgene durch DNA-Methylierung zum Schweigen gebracht. TNT-basierte Gen-Editing-Technologie kann diese Barriere beseitigen.“
In dieser Studie wurde im chronischen Wundgewebe von Patienten eine genomweite Methylierung beobachtet. Dies wurde in einem experimentellen Mausmodell reproduziert. TNT-basierte, zellspezifische Genbearbeitung rettete die Wundheilung. Die Ergebnisse wurden kürzlich in veröffentlicht Zeitschrift für klinische Untersuchung.
Frühere TNT-Anwendungsstudien berichteten über die Rettung von verletzten Beinen, diabetischer Neuropathie, gequetschten Nerven und dem von einem Schlaganfall betroffenen Gehirn. Dies ist das erste Mal, dass die Promotor-Methylierung von Genen als kritische Barriere für die Wundheilung erkannt wird. In dieser Studie stellten ICRME-Forscher fest, dass die P53-Methylierung und Gen-Silencing eine kritische Barriere für den Übergang von Epithel zu Mesenchym (EMT) in Hautwunden darstellt, ein Mechanismus, der zum Schließen von Hautwunden erforderlich ist. TNT-basierte nicht-virale Keratinozyten-spezifische Demethylierung des P53-Gens rettete EMT und erzielte einen Wundverschluss.
Chronische Wunden können durch eine Fülle von absterbendem und nekrotischem Gewebe zu schwerwiegenden und manchmal lebensbedrohlichen Komplikationen führen, wie Zellulitis, Amputation der unteren Extremitäten und Sepsis. Die Behandlung chronischer Wunden kostet das Gesundheitssystem der Vereinigten Staaten schätzungsweise 28 Milliarden US-Dollar jährlich, was die Notwendigkeit verstärkt, neuartige Behandlungen zu testen, um Amputationen zu verhindern, Leben zu retten und die Gesundheitskosten zu senken.
„Inspiriert von Beobachtungen bei Patienten mit chronischen Wunden hat diese Arbeit einen wichtigen Meilenstein erreicht, der die Notwendigkeit hervorhebt, Gene an der Wundstelle zu deaktivieren“, sagte Erstautor Kanhaiya Singh, Ph.D., Assistenzprofessor für Chirurgie und Prüfarzt an der ICRME.
Kanhaiya Singh et al, Genomweite DNA-Hypermethylierung wirkt der Heilung bei Patienten mit chronischen Wunden entgegen, indem sie den Übergang vom Epithel zum Mesenchym beeinträchtigt, Zeitschrift für klinische Untersuchung (2022). DOI: 10.1172/JCI157279