Precision BioSciences, Inc. gab die Veröffentlichung eines von Experten begutachteten Manuskripts in der Zeitschrift Nature Metabolism mit dem Titel "Efficient elimination of MELAS-associated m.3243G mutant mitochondrial DNA by an engineered mitoARCUS nuclease" bekannt. Diese Publikation enthält präklinische Forschungsergebnisse, die die weitere Entwicklung des PBGENE-PMM in vivo Gene Editing Programms als potenziell heilenden therapeutischen Ansatz für Patienten mit m.3243-assoziierter primärer mitochondrialer Myopathie (PMM) unterstützen. Die Veröffentlichung in Nature Metabolism hebt die Entwicklung einer auf die Mitochondrien ausgerichteten ARCUS-Nuklease, mitoARCUS, hervor, die speziell auf die pathogene Punktmutation m.3243G ausgerichtet ist und diese spaltet.

Bei der Verwendung von Zellen, die zu 95% die mutierte m.3243G mtDNA enthielten, wurde festgestellt, dass mitoARCUS die gesamte mitochondriale DNA, die die Mutation enthält, eliminiert und die Wildtyp- oder normale mitochondriale DNA unberührt lässt. Diese mitochondriale Wildtyp-DNA konnte dann von der Zelle schnell repliziert werden, um eine stabile mitochondriale DNA-Kopienzahl aufrechtzuerhalten. Indem die mutierte mitochondriale DNA eliminiert wird und die mitochondriale DNA des Wildtyps sich wieder vermehren kann, bewirkt mitoARCUS eine Verschiebung hin zu gesunder mitochondrialer DNA, ein Prozess, der als Verschiebung der Heteroplasmie bekannt ist.

Über Mitochondrien und die primäre mitochondriale Myopathie: Mitochondrien enthalten mehrere Kopien eines zirkulären DNA-Moleküls, der so genannten mtDNA, die für die Funktion der Mitochondrien und die Energieproduktion notwendig sind. Da das Genom aus mehreren Kopien besteht, liegen Mutationen oft in einem Zustand vor, der als Heteroplasmie bezeichnet wird, bei der sowohl mutierte als auch Wildtyp-Genome in derselben Zelle vorhanden sind. Die Anwesenheit der Wildtyp-Moleküle gleicht die Auswirkungen der mutierten Moleküle aus, bis eine bestimmte Krankheitsschwelle erreicht ist.

Im Gegensatz zur Kern-DNA, die nach Doppelstrangbrüchen repariert wird, gibt es in den Mitochondrien keinen effizienten Mechanismus zur Reparatur von Doppelstrangbrüchen, und jedes linearisierte Genom wird schnell abgebaut. Ein streng kontrollierter Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Kopienzahl der mitochondrialen DNA führt dazu, dass die verbleibenden Genome nach einer Erschöpfung repliziert werden. Daher können Nuklease-induzierte Doppelstrangbrüche in mutierten mitochondrialen DNA-Molekülen zu Verschiebungen in der mitochondrialen DNA-Heteroplasmie führen.

Man geht davon aus, dass eine Verschiebung der mitochondrialen DNA-Heteroplasmie in Richtung Wildtyp (normal) einen therapeutischen Nutzen für die Patienten haben kann und dass nicht die gesamte mutierte mitochondriale DNA eliminiert werden muss, um eine Verbesserung der Symptome zu erreichen. Vielmehr müssen die Werte der mutierten mitochondrialen DNA nur unter den Schwellenwert der Krankheit verschoben werden. Mitochondriale Erkrankungen, die auf Mutationen in der mitochondrialen DNA beruhen, sind die häufigste erbliche Stoffwechselstörung. 1 von 4.300 Menschen ist davon betroffen. Die primäre mitochondriale Myopathie ist durch schwere Müdigkeit gekennzeichnet und kann die Skelettmuskulatur und andere energiereiche Organe wie das Gehirn, die Augen, die Ohren und das Herz betreffen.

Für die primäre mitochondriale Myopathie gibt es derzeit keine heilende Behandlung und sie betrifft etwa 50% der Patienten mit mitochondrialer Erkrankung. Über PBGENE-PMM: Die hohe Spezifität und die einfache, einkomponentige Beschaffenheit der mitoARCUS-Nukleasen von Precision ermöglichen ein spezifisches Editing, um mutierte mitochondriale DNA zu eliminieren und gleichzeitig zu ermöglichen, dass sich Wildtyp-DNA (normale) mitochondriale DNA in den Mitochondrien wieder ansiedelt und die normale Funktion wiederherstellt. PBGENE-PMM ist ein hundertprozentiges Programm von Precision BioSciences, das darauf ausgelegt ist, einen Defekt an einem einzigen Basenpaar zu erkennen und einen Schnitt in der mutierten mitochondrialen DNA vorzunehmen, der zu deren Eliminierung führt.

Über ARCUS: ARCUS ist eine proprietäre Genom-Editing-Technologie, die von Wissenschaftlern bei Precision BioSciences entdeckt und entwickelt wurde. Sie verwendet sequenzspezifische DNA-schneidende Enzyme oder Nukleasen, die die DNA von lebenden Zellen und Organismen entweder einfügen (Knock-in), herausschneiden (Knock-out), eliminieren oder reparieren können. ARCUS basiert auf einem natürlich vorkommenden Genom-Editing-Enzym, I-CreI, das sich in der Alge Chlamydomonas reinhardtii entwickelt hat, um hochspezifische Schnitte in die zelluläre DNA vorzunehmen und die Einfügung von Genen an der Schnittstelle durch homologe Rekombination zu stimulieren. Die Plattform und die Produkte von Precision sind durch ein umfassendes Portfolio geschützt, das bis heute fast 100 Patente umfasst.