CRISPR-forsøg er ved at begynde med mennesker - men vi ved stadig ikke, hvor godt det virker hos aber

Abeundersøgelser ser opmuntrende ud, men viser, at der stadig er meget at lære om genredigeringsteknologien. Ved

• Emily Mullin arkiv side

11. april 2018

VCG | Getty

Engang i år vil folk i USA og Europa begynde at blive behandlet for sygdomme ved hjælp af genredigeringsværktøjet CRISPR , men et stort spørgsmål er stadig - vil det rent faktisk virke?

Vores primatfætre har måske svaret.

Den første brug af CRISPR til at redigere menneskelige celler i en skål blev rapporteret i 2013. Det er siden blevet udråbt som en nem måde at ændre folks DNA, idet den lover at forvise, hvad der i øjeblikket er dødelige eller livslange sygdomme med en enkelt behandling, der fikser dem på det genetiske rod.

Men da at skære DNA permanent ville ændre en persons genom, skal forskerne sikre sig, at CRISPR er sikkert og effektivt, før det bruges til mennesker. Mus er ikke altid en nøjagtig måde at forudsige, hvordan mennesker vil reagere på en ny terapi, så videnskabsmænd henvender sig ofte til aber som guldstandarden i forskning, der er på vej mod klinikken.

I øjeblikket er der ikke mange offentliggjorte data om CRISPRs brug hos aber, men tidlige resultater fra små undersøgelser peger på udsigten til en kur mod nogle sygdomme – og på udfordringer i andre tilfælde.

Nogle af de igangværende CRISPR-eksperimenter med aber involverer blodsygdomme som seglcellesygdom og beta-thalassæmi. CRISPR kunne være ideel til begge sygdomme, mener videnskabsmænd, fordi hver af dem er forårsaget af mutationer i et enkelt gen, der danner hæmoglobin, proteinet i røde blodlegemer, der transporterer ilt gennem hele kroppen. Begge sygdomme kunne repareres med en enkelt genetisk snip.

Ideen er at bruge CRISPR til at slå en bestemt del af DNA ud og slå en kontakt på for at producere en føtal type hæmoglobin, der normalt lukkes efter fødslen. Dette ville give patienter nok sundt hæmoglobin til at udslette eventuelle symptomer på sygdom.

Forskere som Cynthia Dunbar ved National Institutes of Health tester denne tilgang i de bloddannende stamceller, der findes i knoglemarven. Disse celler udvindes fra aber, ændres med CRISPR i et laboratorium og infunderes derefter tilbage i abernes marv for at vokse og danne nye, sunde blodceller.

Hæver niveauet

For at en behandling skal være effektiv, skal en vis procentdel af cellerne redigeres. Hos de aber, hun studerer, siger Dunbar, ser tingene godt ud i starten, men efter tre til fire måneder er det kun omkring 5 procent af cellerne, der har den nødvendige redigering. For at lindre seglcelle skulle du nok have brug for noget, der nærmer sig 20 procent, siger hun.

Relateret historie

Relateret historie Forskere bag et kontroversielt papir har indrømmet, at deres resultater kan være forkerte.

Hans-Peter Kiem ved Fred Hutchinson Cancer Research Center arbejder også på problemet med seglcelle hos aber. Hans hold var i stand til at udvinde en bestemt type stamceller fra abers blod, modificere cellerne med CRISPR og sætte dem tilbage i dyrene. Redigeringsraten var 40 procent, og effekterne varede i mere end seks måneder.

Da aber minder så meget om mennesker, tror jeg ikke, der bliver en kæmpe udfordring i at oversætte dette arbejde til mennesker, siger Kiem. Vi bruger den samme teknologi, som vi ville bruge hos patienter.

En bekymring med CRISPR har været muligheden for, at det vil foretage utilsigtede nedskæringer til andre dele af genomet, som ikke er målrettet. Kiem siger, at han endnu ikke har set nogen af ​​disse såkaldte off-target-effekter hos aber, men hans team sekventerer genomerne fra de CRISPR-behandlede aber for at være sikker.

Biotekfirmaet CRISPR Therapeutics bruger en lignende tilgang i et klinisk forsøg for beta-thalassæmi, der er planlagt til at begynde i år i Europa. Virksomheden siger, at det også planlægger at bede regulatorer om at give grønt lys for en undersøgelse om behandling af seglcellesygdom hos mennesker.

Redigering af øjet

Editas Medicine bruger i mellemtiden aber til at teste sin CRISPR-baserede terapi for en slags arvelig blindhed.

Virksomheden, der er baseret i Cambridge, Massachusetts, ønsker at rette op på en type Leber medfødt amaurose, en sjælden genetisk lidelse, der forårsager alvorligt synstab. Nogle mennesker med det er født blinde eller begynder at miste deres syn, når de stadig er meget unge.

Charles Albright, chief scientific officer hos Editas, siger, at hans team har brugt CRISPR til at korrigere den sygdomsfremkaldende mutation i mindst 10 procent af de lysfølende celler, kaldet fotoreceptorer, i abernes øjne. Behandlingen sprøjtes direkte ind i øjet.

Det ville ikke være nok til at bringe en normal synssans tilbage, men Albright siger, at det ville give patienterne mulighed for at se rimeligt godt og måske leve mere selvstændigt.

Vi tror, ​​vi har potentialet til at genoprette fotoreceptorernes evne til at detektere lys, hvilket er det første skridt i at kunne konstruere synet, siger han. I 2015 sagde Editas, at terapien ville blive testet på mennesker i 2017, men den var nødt til at udskyde starten på sit første kliniske forsøg på grund af et produktionsproblem. Virksomheden har nu til hensigt at søge godkendelse fra US Food and Drug Administration i år for at påbegynde denne undersøgelse.

Knockouts

Men her er fangsten: Aberne Dunbar og Kiem arbejdede på havde ikke seglcelle. I stedet for at lede efter tegn på bedring af symptomer, brugte de en blodprøve til at måle niveauet af føtalt hæmoglobin i dyrenes kroppe. På samme måde har Editas-aberne ikke synstab - videnskabsmænd tog væv fra dyrenes nethinder og sekventerede DNA'et for at bekræfte, at de havde foretaget den korrekte redigering.

Forskere kunne få en bedre fornemmelse af, om en CRISPR-terapi til aber vil oversætte til kure for mennesker, hvis dyrene havde de samme sygdomsfremkaldende mutationer som mennesker.

Også her kan genredigering hjælpe. Jon Hennebold, en forsker ved Oregon National Primate Research Center, injicerer abeembryoner med CRISPR for at avle dyr med mere genetisk præcise ækvivalenter til menneskelige sygdomme.

Målet er at deaktivere visse segmenter af DNA for at genskabe mutationer, der vides at forårsage sygdomme hos mennesker. Disse embryoner kan derefter bruges til kunstigt at inseminere hunaber, som vil føde aber med genetiske mutationer, der næsten er identiske med dem hos mennesker.

Hennebold forsøger at skabe disse knockout-modeller for menneskelige sygdomme som arvelig blindhed og døvhed, blandt andre lidelser. Hans laboratorium har ikke succesfuldt opdrættet sådanne aber endnu - forskerne modificerer embryoner og tester dem for at sikre sig, at de har lavet de mutationer, de ønsker. Det næste trin vil være at overføre sådanne embryoner til hunaber for at generere levende afkom, der kan bruges til senere undersøgelser.

Lige nu forsøger vi at skabe et lagerhus eller et bibliotek af embryoner, der er relevante for forskellige sygdomme, siger Hennebold.

Hvis arbejdet virker langsomt og omhyggeligt, er det fordi, det er det. Hennebold siger, at videnskabsmænd skal gå forsigtigt ind i kliniske forsøg med CRISPR på mennesker, fordi der er blevet udført så lidt arbejde på aber. Der er stadig et spørgsmål om, hvorvidt CRISPR vil forårsage immunreaktioner, for eksempel, og off-target-effekter er en bekymring.

Vi ved bare ikke nok om, hvad det gør uden for den region, vi vil ændre, siger han.

skjule