Toward chromosome 6 replacement in hPSCs by editing nucleases and microcell mediated chromosome transfer (MMCT)

João Manuel Coelho Carreira

Key information

Authors:

João Manuel Coelho Carreira (João Manuel Coelho Carreira)

Supervisors:

Domingos Manuel Pinto Henrique (Domingos Manuel Pinto Henrique); Maria Margarida Fonseca Rodrigues Diogo (Maria Margarida Fonseca Rodrigues Diogo)

Published in

06/23/2022

Abstract

A incompatibilidade HLA (Human Leukocyte Antigen) mantem-se como o maior obstáculo ao sucesso na alo-transplantação humana. O HLA é a expressão do Complexo de Histocompatibilidade Maior (MHC). O MHC reside em ambos os braços curtos do cromossoma 6 humano. A alo-transplantação humana depende da melhor coincidência, (compatibilidade), possível entre o HLA do dador e o do hospedeiro e de imunossupressão para diminuir as consequências da incompatibilidade restante. Essas consequências são: Doença do Enxerto contra Hospedeiro (GVHD), nos transplantes de Medula Óssea e a Rejeição do alo- transplante pelo hospedeiro no caso de células, tecidos ou órgãos. A imunossupressão é acompanhada de complicações graves. A substituição do par de cromossomas 6 do dador pelo par de cromossomas 6 do hospedeiro permitirá a completa ou necessária compatibilidade HLA na alo-transplantação baseada em Células Estaminais Humanas. A transferência do cromossoma 6 já foi obtida em células humanas e a deleção completa do cromossoma 6 foi obtida com recurso ao sistema Cre-LoxP bem como CRISPR/Cas9. É possível cultivar Células Estaminais Humanas Pluripotentes e Multipotentes, na ausência de substâncias ou células animais, cumprindo exigências das Autoridades Reguladoras. Propõe- se um método para a obtenção da substituição do par de cromossomas 6 indígena pelo par de cromossomas 6 do hospedeiro, seguida da expansão e diferenciação das Alo-Auto- Células Estaminais Humanas. O objetivo é criar, células, tecidos ou órgãos para alo- transplantação evitando as habituais síndromas de rejeição. O sucesso da presente proposta de substituição do par de cromossomas 6, trará importantes benefícios prognósticos, económicos e da Qualidade de Vida, nas presentes e futuras indicações de alo-transplantação baseada em Células Estaminais humanas. A experimentação indica que a proposta é plausível, e a criação de um produto pronto-a-usar, formaliza-se. Frutos do programa Lab2Market@IST 2020 são: desenvolvimento da start-up TWINORE, e o interesse da HOVIONE CAPITAL, em relação ao financiamento do nosso projeto. Human Leukocyte Antigen (HLA) mismatch remains main obstacle for success in human allo-transplantation. HLA is the expression of Major Histocompatibility Complex (MHC). MHC is all inside both short arms in human chromosome 6 pair. Human allo-transplantation relies on donor to recipient best found HLA-match (compatibility) whenever possible and immunosuppression to decrease remaining HLA- mismatch consequences. Those consequences are Graft-versus-Host Disease (GVHD) in bone Marrow transplantation and Transplant rejection by the Host in cell, tissue, or organ allo-transplantation. Immunosuppression has also relevant nefarious complications. Donor’s chromosome 6 pair replacement in Human Stem Cells by Host’s chromosome 6 pair, will allow for full or needed HLA-match in Human Stem Cell-based allo- transplantation. Chromosome 6 transfer has been several times accomplished in human cells and inverted Cre-LoxP has been successful in specific entire chromosome deletion as well as CRISPR/Cas9. As Human Pluripotent and Multipotent Stem Cells have been successfully cultured in feeder-free, serum-free, and xeno-free conditions allowing for compliance with Regulatory Authorities’ requirements, author proposes a method directed to Donor/indigenous’ chromosome 6 pair replacement by Host/recipient’s chromosome 6 pair, followed by expansion and later differentiation of the new Allo-Auto-Stem Cells. This new method will enable any needed cell, tissue, or organ allo-transplantation to be successful by avoiding rejection syndromes. Success in proposed Human Stem Cell chromosome 6 pair replacement, may have important prognostic, economic and QoL consequences in present and future indications for Human Stem Cell-based allo-transplants. Experimental work is indicative that the proposed solution is plausible, and following experts’ recommendations, a step toward the creation of an Off-the-Shelf product is being pursued. A Startup, (TWINORE), is in creation, resulting from the Lab2Market@IST 2020 program, to ease the Translation Medicine process, and the interest from Hovione Capital, (today Bionova Capital), a Venture Capital company toward our work, and a plan to obtain financing was designed.