Genetische techniek corrigeert gespleten lip in muismodel

Met behulp van genetische technieken hebben onderzoekers van het Weill Cornell Medical College met succes gespleten lippen hersteld in embryo's van muizen die speciaal zijn ontworpen voor het onderzoek van gespleten gehemelte en gespleten lip. Deze nieuwe doorbraak kan onthullen hoe de aandoening bij mensen kan worden voorkomen of behandeld.
Gespleten lip en gespleten gehemelte zijn een van de meest voorkomende geboorteafwijkingen. Behandeling voor deze defecten omvat meerdere operaties, orthodontie en logopedie. Tot nu toe hebben heel weinig preklinische technieken wetenschappers in staat gesteld om de moleculaire oorzaken van deze defecten te onderzoeken. In het bijzonder zijn er onvoldoende diermodellen geweest die precies de bijdrage weerspiegelen van meerdere genen aan deze aangeboren afwijkingen bij de mens.
In een recente studie gepubliceerd in het tijdschrift Ontwikkelingscel, het eerste multigene muismodel van gespleten lip met of zonder gespleten gehemelte werd gerapporteerd door Dr. Licia Selleri, universitair hoofddocent cel- en ontwikkelingsbiologie aan het Weill Cornell Medical College, en haar co-auteurs. De studie onthulde de rol van genen voor Pbx (Pre-B Cell Leukemia Transcription Factor) eiwitten bij het reguleren van cellulair signaleringsgedrag van vitaal belang om deze misvormingen te ontwikkelen. Bovendien ontdekte het team dat het veranderen van één type molecuul binnen de Wnt-signaleringsroute (die bestaat uit een netwerk van eiwitten dat het best bekend staat om hun rol in de embryogenese) voldoende is om de afwijkingen te corrigeren.
Sinds enkele jaren heeft Dr. Selleri Pbx-eiwitten bestudeerd. In een eerder onderzoek liet Dr. Selleri zien hoe Pbx-eiwitten betrokken waren bij de ontwikkeling van organen en skelet. In haar meest recente onderzoek, Selleri en haar collega's, waaronder postdoctorale fellows Drs. Elisabetta Ferretti en Bingsi Li, gebruikten mutante muizen die verschillende combinaties van drie Pbx-genen misten in het ectoderm (de embryonale cellaag die aanleiding geeft tot de neus en lip), om te onderzoeken of Pbx-eiwitten ook bijdragen aan de ontwikkeling van het gelaat.
Ze ontdekten dat in alle muizenembryo's met deze samengestelde mutaties alleen mutaties die meerdere Pbx-genen beïnvloedden, resulteerden in een complete gespleten lip, met of zonder gespleten gehemelte. Dr. Selleri legt uit:

"Deze bevinding verschilt van die van eerdere onderzoeken waarbij andere zoogdiermodellen van deze aandoeningen werden gebruikt, waarbij een mutatie in een enkel gen in slechts enkele van de dieren defecten veroorzaakte. De rol van Pbx-genen in de ontwikkeling van de vorm van het gezicht is een nieuwe en verrassende bevinding. "

Daarnaast ontdekte het team dat muizenembryo's met meerdere Pbx-mutaties ofwel een verminderde afwezigheid van Wnt-activiteit hadden, die een vitale rol speelt in de ontwikkeling van het embryo, binnen het ectoderm. De eerste auteur van dit onderzoek, Dr. Ferretti, ontdekte dat Pbx-genen een keten van signaalmoleculen coördineren die geassocieerd zijn met een gespleten lip met of zonder gespleten gehemelte, waaronder fibroblast-groeifactoren, Wnt, p63 en interferon-regulerende factor 6 (Irf6) - signaleringsroutes die over zoogdiersoorten bestaan. Wanneer dit netwerk werd verstoord, resulteert dit in een afname van de geprogrammeerde celdood, waardoor de juiste fusie van gezichtstissues wordt belemmerd en resulterend in een gespleten lip.

Verbazingwekkend genoeg verdwenen de gespleten lippen in al deze dieren volledig wanneer Dr. Li, de tweede auteur van het onderzoek, genetische technieken gebruikte om Wnt-activiteit in het ectoderm van muizenembryo's in samengestelde Pbx-mutaties te herstellen. Dr. Selleri legt uit:

"Voor zover ik weet is dit de eerste keer dat iemand dit defect in embryo's heeft gecorrigeerd en we laten hier echt zien dat Wnt een kritieke factor is. Dit is een zeer provocerend resultaat omdat het een volledig nieuwe weg van strategieën voor weefselherstel opent. "

Om dit onderzoek te vervolgen, is dr. Selleri van plan om te onderzoeken of het toevoegen van Wnt-moleculen aan Pbx-mutate muisembryo's geplaatst in een omgeving die de baarmoeder nabootst, voldoende is om de defecten te voorkomen of te corrigeren. Dr. Selleri zei: "vergeleken met genetische manipulaties, zou deze benadering van het direct afgeven van Wnt-signalen aan de baarmoeder realistischer zijn voor implementatie bij de mens."
Dr. Selleri heeft nu samengewerkt met Jason Spector, universitair docent plastische chirurgie aan het Weill Cornell Medical College en met Larry Bonassar, universitair hoofddocent biomedische technologie aan de Cornell University, om Wnt-gerelateerde technieken voor weefselherstel, zoals weefsel, te bedenken. implantaten die zijn ontworpen om Wnt-moleculen af ??te leveren om afwijkingen te corrigeren zonder dat er meerdere operaties nodig zijn, hetzij in de baarmoeder vóór de geboorte van de foetus, hetzij na de geboorte.

Verdere onderzoekpartners zijn Rediet Zewdu en Victoria Wells van Weill Cornell Medical College; Jean M. Hebert van het Albert Einstein College of Medicine in de Bronx, N.Y .; Courtney Karner van de Universiteit van Texas, Southwestern Medical Center, in Dallas, Texas; Matthew J. Anderson van het National Cancer Institute in Frederick, Md .; Trevor Williams van de University of Colorado, Denver; Jill Dixon en Michael J. Dixon van de Universiteit van Manchester in het VK; en Michael J. Depew van King's College London in het VK.
De studie werd ondersteund door een Marie Curie Fellowship, de Medical Research Council in het Verenigd Koninkrijk, de Royal Society, King's College London, March of Dimes and Birth Defects Foundation, de National Institutes of Health, de Cleft Palate Foundation en de Alice Bohmfalk Trust .
Geschreven door Grace Rattue