CRISPR-försök är på väg att börja hos människor - men vi vet fortfarande inte hur bra det fungerar på apor

Apstudier ser uppmuntrande ut men visar att det fortfarande finns mycket att lära om genredigeringstekniken. Förbi

• Emily Mullin arkivsida

11 april 2018

VCG | Getty

Någon gång i år kommer människor i USA och Europa att börja behandlas för sjukdomar med hjälp av genredigeringsverktyget CRISPR , men en stor fråga kvarstår – kommer det verkligen att fungera?

Våra primatkusiner kanske har svaret.

Den första användningen av CRISPR för att redigera mänskliga celler i en maträtt rapporterades 2013. Det har sedan dess utpekats som ett enkelt sätt att förändra människors DNA, och lovar att förvisa vad som för närvarande är dödliga eller livslånga sjukdomar med en enda behandling som fixar dem till det genetiska rot.

Men eftersom att skära DNA permanent skulle förändra någons arvsmassa måste forskare se till att CRISPR är säkert och effektivt innan det används på människor. Möss är inte alltid ett korrekt sätt att förutsäga hur människor kommer att reagera på en ny terapi, så forskare vänder sig ofta till apor som guldstandarden i forskning som är på väg till kliniken.

För tillfället finns det inte mycket publicerade data om CRISPRs användning på apor, men tidiga resultat från små studier pekar på möjligheten att bota vissa sjukdomar – och på utmaningar i andra fall.

Några av de pågående CRISPR-experimenten på apor involverar blodsjukdomar som sicklecellssjukdom och beta-talassemi. CRISPR kan vara idealiskt för båda sjukdomarna, tror forskare, eftersom var och en orsakas av mutationer i en enda gen som gör hemoglobin, proteinet i röda blodkroppar som transporterar syre genom hela kroppen. Båda sjukdomarna skulle kunna repareras med en enda genetisk snip.

Tanken är att använda CRISPR för att slå ut en viss del av DNA och sätta på en switch för att producera en fostertyp av hemoglobin som vanligtvis stängs av efter födseln. Detta skulle ge patienter tillräckligt med friskt hemoglobin för att utplåna alla sjukdomssymtom.

Forskare som Cynthia Dunbar vid National Institutes of Health testar detta tillvägagångssätt i de blodbildande stamceller som finns i benmärgen. Dessa celler extraheras från apor, förändras med CRISPR i ett labb och infunderas sedan tillbaka i apornas märg för att växa och skapa nya, friska blodkroppar.

Höjer nivån

För att en behandling ska vara effektiv måste en viss procentandel av cellerna redigeras. Hos aporna hon studerar, säger Dunbar, ser det bra ut initialt, men efter tre till fyra månader har bara cirka 5 procent av cellerna den nödvändiga redigeringen. För att lindra sickle-cell, skulle du förmodligen behöva något som närmar sig 20 procent, säger hon.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse Forskare bakom en kontroversiell artikel har erkänt att deras resultat kan vara felaktiga.

Hans-Peter Kiem vid Fred Hutchinson Cancer Research Center arbetar också med problemet med sickle-cell hos apor. Hans team kunde extrahera en viss typ av stamceller från apors blod, modifiera cellerna med CRISPR och sätta tillbaka dem i djuren. Redigeringsgraden var 40 procent, och effekterna varade i mer än sex månader.

Eftersom apor är så lika människor, tror jag inte att det kommer att bli en stor utmaning att översätta detta arbete till människor, säger Kiem. Vi använder samma teknik som vi skulle använda hos patienter.

Ett problem med CRISPR har varit möjligheten att det kommer att göra oavsiktliga nedskärningar av andra delar av genomet som inte är målinriktade. Kiem säger att han ännu inte har sett några av dessa så kallade off-target-effekter hos apor, men hans team sekvenserar genomen från de CRISPR-behandlade aporna för att vara säker.

Bioteknikföretaget CRISPR Therapeutics använder ett liknande tillvägagångssätt i en klinisk prövning för beta-talassemi som är planerad att börja i år i Europa. Företaget säger att det också planerar att be tillsynsmyndigheter att ge grönt ljus för en studie om behandling av sicklecellssjukdom hos människor.

Redigera ögat

Editas Medicine använder samtidigt apor för att testa sin CRISPR-baserade terapi för en sorts ärftlig blindhet.

Företaget, baserat i Cambridge, Massachusetts, vill korrigera en typ av Leber congenital amaurosis, en sällsynt genetisk störning som orsakar allvarlig synförlust. Vissa människor med det föds blinda eller börjar förlora synen när de fortfarande är mycket unga.

Charles Albright, chief scientific officer på Editas, säger att hans team har använt CRISPR för att korrigera den sjukdomsorsakande mutationen i minst 10 procent av de ljusavkännande cellerna, som kallas fotoreceptorer, i apornas ögon. Behandlingen injiceras direkt i ögat.

Det skulle inte vara tillräckligt för att få tillbaka en normal syn, men Albright säger att det skulle tillåta patienter att se någorlunda bra och kanske leva mer självständigt.

Vi tror att vi har potential att återställa fotoreceptorernas förmåga att upptäcka ljus, vilket är första steget för att kunna konstruera syn, säger han. 2015 sa Editas att terapin skulle testas på människor senast 2017, men den var tvungen att skjuta upp starten av sin första kliniska prövning på grund av ett tillverkningsproblem. Företaget avser nu att söka godkännande från US Food and Drug Administration i år för att påbörja den studien.

Knockouts

Men här är haken: aporna som Dunbar och Kiem arbetade med hade inte sickle-cell. Istället för att leta efter tecken på förbättrade symtom använde de ett blodprov för att mäta nivån av fosterhemoglobin i djurens kroppar. På liknande sätt har Editas-aporna inte synförlust – forskare tog vävnad från djurens näthinnor och sekvenserade DNA för att bekräfta att de hade gjort rätt redigering.

Forskare skulle kunna få en bättre uppfattning om huruvida en CRISPR-terapi hos apor kommer att översättas till botemedel för människor om djuren hade samma sjukdomsframkallande mutationer som människor.

Även här kan genredigering hjälpa. Jon Hennebold, en forskare vid Oregon National Primate Research Center, injicerar apembryon med CRISPR för att föda upp djur med mer genetiskt exakta motsvarigheter till mänskliga sjukdomar.

Målet är att inaktivera vissa segment av DNA för att återskapa mutationer som är kända för att orsaka sjukdomar hos människor. Dessa embryon kan sedan användas för att artificiellt inseminera apor av honkön, vilket kommer att föda apor med genetiska mutationer som är nästan identiska med dem hos människor.

Hennebold försöker skapa dessa knockout-modeller för mänskliga sjukdomar som ärftlig blindhet och dövhet, bland andra störningar. Hans labb har inte framgångsrikt fött upp sådana apor ännu - forskarna modifierar embryon och testar dem för att se till att de har gjort de mutationer de vill ha. Nästa steg är att överföra sådana embryon till apor av honkön för att generera levande avkommor som kan användas för senare studier.

Just nu försöker vi skapa ett förråd eller bibliotek av embryon som är relevanta för olika sjukdomar, säger Hennebold.

Om arbetet verkar långsamt och mödosamt, är det för att det är det. Hennebold säger att forskare måste gå försiktigt in i mänskliga kliniska prövningar av CRISPR eftersom så lite arbete har gjorts på apor. Det finns fortfarande en fråga om CRISPR kommer att orsaka immunreaktioner, till exempel, och effekter utanför målet är ett problem.

Vi vet bara inte tillräckligt om vad det gör utanför den region vi vill modifiera, säger han.

Dölj