CRISPR-forsøk er i ferd med å begynne hos mennesker - men vi vet fortsatt ikke hvor godt det fungerer hos aper

Apestudier ser oppmuntrende ut, men viser at det fortsatt er mye å lære om genredigeringsteknologien. Av

• Emily Mullin arkivside

11. april 2018

VCG | Getty

En gang i år vil folk i USA og Europa begynne å bli behandlet for sykdommer ved å bruke genredigeringsverktøyet CRISPR , men et stort spørsmål gjenstår – vil det faktisk fungere?

Våre primat-kusiner har kanskje svaret.

Den første bruken av CRISPR for å redigere menneskelige celler i en tallerken ble rapportert i 2013. Det har siden blitt utpekt som en enkel måte å endre folks DNA på, og lovet å forvise det som for øyeblikket er dødelige eller livslange sykdommer med en enkelt behandling som fikser dem til det genetiske rot.

Men siden å kutte DNA permanent ville endre noens genom, må forskere sørge for at CRISPR er trygt og effektivt før det brukes på mennesker. Mus er ikke alltid en nøyaktig måte å forutsi hvordan mennesker vil reagere på en ny terapi, så forskere henvender seg ofte til aper som gullstandarden i forskning som er på vei til klinikken.

For øyeblikket er det ikke mye publisert data om CRISPRs bruk hos aper, men tidlige resultater fra små studier peker på muligheten for en kur for noen sykdommer – og utfordringer i andre tilfeller.

Noen av de pågående CRISPR-eksperimentene på aper involverer blodsykdommer som sigdcellesykdom og beta-thalassemi. CRISPR kan være ideell for begge sykdommene, tror forskere, fordi hver av dem er forårsaket av mutasjoner i et enkelt gen som lager hemoglobin, proteinet i røde blodceller som transporterer oksygen gjennom hele kroppen. Begge sykdommene kan repareres med en enkelt genetisk snipp.

Ideen er å bruke CRISPR til å slå ut en viss del av DNA og slå på en bryter for å produsere en føtal type hemoglobin som vanligvis stenges av etter fødselen. Dette vil gi pasientene nok sunt hemoglobin til å utslette eventuelle symptomer på sykdom.

Forskere som Cynthia Dunbar ved National Institutes of Health tester denne tilnærmingen i de bloddannende stamcellene som finnes i benmargen. Disse cellene blir ekstrahert fra aper, endret med CRISPR i et laboratorium, og deretter infundert tilbake i apenes marg for å vokse og lage nye, sunne blodceller.

Heve nivået

For at en behandling skal være effektiv, må en viss prosentandel av cellene redigeres. Hos apene hun studerer, sier Dunbar, ser ting bra ut til å begynne med, men etter tre til fire måneder har bare rundt 5 prosent av cellene den nødvendige redigeringen. For å lindre sigdcelle, trenger du sannsynligvis noe som nærmer seg 20 prosent, sier hun.

Relatert historie

Relatert historie Forskere bak en kontroversiell artikkel har innrømmet at resultatene deres kan være feil.

Hans-Peter Kiem ved Fred Hutchinson Cancer Research Center jobber også med problemet med sigdceller hos aper. Teamet hans var i stand til å trekke ut en bestemt type stamceller fra apekattens blod, modifisere cellene med CRISPR og sette dem tilbake i dyrene. Redigeringsgraden var 40 prosent, og effektene varte i mer enn seks måneder.

Siden aper er så like mennesker, tror jeg ikke det kommer til å være noen stor utfordring å oversette dette arbeidet til mennesker, sier Kiem. Vi bruker samme teknologi som vi ville brukt hos pasienter.

En bekymring med CRISPR har vært muligheten for at den vil gjøre utilsiktede kutt i andre deler av genomet som ikke er målrettet. Kiem sier at han ennå ikke har sett noen av disse såkalte off-target-effektene hos aper, men teamet hans sekvenserer genomene til de CRISPR-behandlede apene for å være sikker.

Bioteknologifirmaet CRISPR Therapeutics bruker en lignende tilnærming i en klinisk studie for beta-thalassemi som er planlagt å starte i år i Europa. Selskapet sier at det også planlegger å be regulatorer om å gi grønt lys for en studie om behandling av sigdcellesykdom hos mennesker.

Redigering av øyet

Editas Medicine bruker i mellomtiden aper for å teste sin CRISPR-baserte terapi for en slags arvelig blindhet.

Selskapet, basert i Cambridge, Massachusetts, ønsker å korrigere en type Leber medfødt amaurose, en sjelden genetisk lidelse som forårsaker alvorlig synstap. Noen mennesker med det er født blinde eller begynner å miste synet når de fortsatt er veldig unge.

Charles Albright, vitenskapelig sjef ved Editas, sier at teamet hans har brukt CRISPR for å korrigere den sykdomsfremkallende mutasjonen i minst 10 prosent av de lysfølende cellene, kalt fotoreseptorer, i apes øyne. Behandlingen injiseres direkte i øyet.

Det ville ikke være nok til å bringe tilbake en normal synssans, men Albright sier at det ville tillate pasienter å se rimelig godt og kanskje leve mer selvstendig.

Vi tror vi har potensialet til å gjenopprette fotoreseptorenes evne til å oppdage lys, som er det første trinnet for å kunne konstruere syn, sier han. I 2015 sa Editas at terapien ville bli testet på mennesker innen 2017, men den har måttet utsette starten av sin første kliniske studie på grunn av et produksjonsproblem. Selskapet har nå til hensikt å søke godkjenning fra US Food and Drug Administration i år for å starte denne studien.

Knockouts

Men her er fangsten: apene Dunbar og Kiem jobbet med hadde ikke sigdcelle. I stedet for å se etter tegn på bedring av symptomer, brukte de en blodprøve for å måle nivået av føtalt hemoglobin i dyrenes kropper. På samme måte har ikke Editas-apene synstap – forskere tok vev fra dyrenes netthinnen og sekvenserte DNA for å bekrefte at de hadde gjort den riktige redigeringen.

Forskere kunne få en bedre følelse av om en CRISPR-terapi hos aper vil oversettes til kurer for mennesker hvis dyrene hadde de samme sykdomsfremkallende mutasjonene som mennesker.

Også her kan genredigering hjelpe. Jon Hennebold, en forsker ved Oregon National Primate Research Center, injiserer apeembryoer med CRISPR for å avle opp dyr med mer genetisk presise ekvivalenter av menneskelige sykdommer.

Målet er å deaktivere visse segmenter av DNA for å gjenskape mutasjoner som er kjent for å forårsake sykdommer hos mennesker. Disse embryoene kan deretter brukes til å kunstig inseminere kvinnelige aper, som vil føde aper som har genetiske mutasjoner nesten identiske med de hos mennesker.

Hennebold prøver å lage disse knockout-modellene for menneskelige sykdommer som arvelig blindhet og døvhet, blant andre lidelser. Laboratoriet hans har ikke lykkes med å avle opp slike aper ennå - forskerne modifiserer embryoer og tester dem for å sikre at de har gjort de mutasjonene de ønsker. Det neste trinnet vil være å overføre slike embryoer til kvinnelige aper for å generere levende avkom som kan brukes til senere studier.

Akkurat nå prøver vi å lage et lagerhus eller bibliotek med embryoer som er relevante for ulike sykdommer, sier Hennebold.

Hvis arbeidet virker tregt og møysommelig, er det fordi det er det. Hennebold sier at forskere må gå forsiktig inn i kliniske studier av CRISPR på mennesker fordi det er gjort så lite arbeid på aper. Det er fortsatt et spørsmål om CRISPR vil forårsake immunreaksjoner, for eksempel, og effekter utenfor målet er en bekymring.

Vi vet bare ikke nok om hva det gjør utenfor regionen vi ønsker å modifisere, sier han.

gjemme seg