211service.com
CRISPR-onderzoeken staan op het punt te beginnen bij mensen, maar we weten nog steeds niet hoe goed het werkt bij apen
Apenstudies zien er bemoedigend uit, maar laten zien dat er nog veel te leren valt over de technologie voor het bewerken van genen. 11 april 2018
VCG | Getty
Ergens dit jaar zullen mensen in de VS en Europa worden behandeld voor ziekten met behulp van de genbewerkingstool CRISPR, maar een grote vraag blijft: zal het echt werken?
Onze neven en nichten van primaten hebben misschien het antwoord.
Het eerste gebruik van CRISPR om menselijke cellen in een gerecht te bewerken, werd in 2013 gemeld. Sindsdien wordt het aangeprezen als een gemakkelijke manier om het DNA van mensen te veranderen, met de belofte om wat momenteel dodelijke of levenslange kwalen zijn uit te bannen met een enkele behandeling die ze fixeert op de genetische wortel.
Maar aangezien het knippen van DNA iemands genoom permanent zou veranderen, moeten wetenschappers ervoor zorgen dat CRISPR veilig en effectief is voordat ze het bij mensen gebruiken. Muizen zijn niet altijd een nauwkeurige manier om te voorspellen hoe mensen zullen reageren op een nieuwe therapie, dus wetenschappers wenden zich vaak tot apen als de gouden standaard in onderzoek dat op weg is naar de kliniek.
Op dit moment zijn er niet veel gepubliceerde gegevens over het gebruik van CRISPR bij apen, maar vroege resultaten van kleine onderzoeken wijzen op het vooruitzicht op genezing van sommige ziekten - en op uitdagingen in andere gevallen.
Sommige van de lopende CRISPR-experimenten bij apen hebben betrekking op bloedaandoeningen zoals sikkelcelziekte en bèta-thalassemie. CRISPR zou ideaal kunnen zijn voor beide ziekten, denken wetenschappers, omdat elk wordt veroorzaakt door mutaties in een enkel gen dat hemoglobine maakt, het eiwit in rode bloedcellen dat zuurstof door het lichaam transporteert. Beide ziekten kunnen worden hersteld met een enkele genetische snip.
Het idee is om CRISPR te gebruiken om een bepaald deel van het DNA uit te schakelen en een schakelaar om te zetten om een foetaal type hemoglobine te produceren dat gewoonlijk wordt uitgeschakeld na de geboorte. Dit zou patiënten voldoende gezonde hemoglobine geven om eventuele ziektesymptomen uit te roeien.
Onderzoekers zoals Cynthia Dunbar van de National Institutes of Health testen deze aanpak in de bloedvormende stamcellen in het beenmerg. Deze cellen worden geëxtraheerd uit apen, gewijzigd met CRISPR in een laboratorium en vervolgens terug ingebracht in het merg van de apen om te groeien en nieuwe, gezonde bloedcellen te maken.
Het niveau verhogen
Om een behandeling effectief te laten zijn, moet een bepaald percentage cellen worden bewerkt. Bij de apen die ze bestudeert, zegt Dunbar, ziet het er aanvankelijk goed uit, maar na drie tot vier maanden heeft slechts ongeveer 5 procent van de cellen de noodzakelijke bewerking. Om sikkelcelanemie te verlichten, zou je waarschijnlijk iets van 20 procent nodig hebben, zegt ze.
Verwant verhaal
Verwant verhaal Onderzoekers achter een controversieel artikel hebben toegegeven dat hun resultaten mogelijk verkeerd zijn.Hans-Peter Kiem van het Fred Hutchinson Cancer Research Center werkt ook aan het probleem van de sikkelcelziekte bij apen. Zijn team was in staat om een bepaald type stamcellen uit het bloed van apen te halen, de cellen te modificeren met CRISPR en ze terug in de dieren te plaatsen. Het bewerkingspercentage was 40 procent en de effecten hielden meer dan zes maanden aan.
Omdat apen zo op mensen lijken, denk ik niet dat het een enorme uitdaging zal zijn om dit werk naar mensen te vertalen, zegt Kiem. We gebruiken dezelfde technologie als bij patiënten.
Een zorg met CRISPR was de mogelijkheid dat het onbedoelde sneden maakt in andere delen van het genoom die niet het doelwit zijn. Kiem zegt dat hij nog geen van deze zogenaamde off-target effecten bij apen heeft gezien, maar zijn team sequentiëert de genomen van de met CRISPR behandelde apen om zeker te zijn.
Het biotechbedrijf CRISPR Therapeutics gebruikt een vergelijkbare aanpak in een klinische proef voor bèta-thalassemie die dit jaar in Europa van start gaat. Het bedrijf zegt ook van plan te zijn regelgevers te vragen groen licht te geven voor een onderzoek naar de behandeling van sikkelcelziekte bij mensen.
Het oog bewerken
Editas Medicine gebruikt ondertussen apen om haar op CRISPR gebaseerde therapie te testen op een soort erfelijke blindheid.
Het bedrijf, gevestigd in Cambridge, Massachusetts, wil een type Leber congenitale amaurose corrigeren, een zeldzame genetische aandoening die ernstig gezichtsverlies veroorzaakt. Sommige mensen worden blind geboren of beginnen hun gezichtsvermogen te verliezen als ze nog heel jong zijn.
Charles Albright, Chief Scientific Officer bij Editas, zegt dat zijn team CRISPR heeft gebruikt om de ziekteverwekkende mutatie in ten minste 10 procent van de lichtgevoelige cellen, fotoreceptoren genaamd, in de ogen van apen te corrigeren. De behandeling wordt direct in het oog geïnjecteerd.
Dat zou niet genoeg zijn om een normaal gezichtsvermogen terug te krijgen, maar Albright zegt dat het patiënten in staat zou stellen redelijk goed te zien en misschien onafhankelijker te leven.
We denken dat we de potentie hebben om het vermogen van fotoreceptoren om licht te detecteren te herstellen, wat de eerste stap is om visie te kunnen construeren, zegt hij. In 2015 zei Editas dat de therapie tegen 2017 op mensen zou worden getest, maar het moest de start van zijn eerste klinische proef uitstellen vanwege een fabricageprobleem. Het bedrijf is nu van plan om dit jaar goedkeuring te vragen van de Amerikaanse Food and Drug Administration om met die studie te beginnen.
Knockouts
Maar hier is de vangst: de apen waaraan Dunbar en Kiem werkten, hadden geen sikkelcel. In plaats van te zoeken naar tekenen van verbetering van de symptomen, gebruikten ze een bloedtest om het niveau van foetale hemoglobine in de lichamen van de dieren te meten. Evenzo hebben de Editas-apen geen verlies van gezichtsvermogen - wetenschappers hebben weefsel van het netvlies van de dieren genomen en het DNA gesequenced om te bevestigen dat ze de juiste bewerking hadden gemaakt.
Onderzoekers zouden een beter idee kunnen krijgen of een CRISPR-therapie bij apen zich zal vertalen in genezingen voor mensen als de dieren dezelfde ziekteverwekkende mutaties hadden als mensen.
Ook hier kan gen-editing helpen. Jon Hennebold, een onderzoeker bij het Oregon National Primate Research Center, injecteert apenembryo's met CRISPR om dieren te fokken met genetisch preciezere equivalenten van menselijke ziekten.
Het doel is om bepaalde DNA-segmenten uit te schakelen om mutaties opnieuw te creëren waarvan bekend is dat ze ziekten bij mensen veroorzaken. Die embryo's kunnen vervolgens worden gebruikt om vrouwelijke apen kunstmatig te insemineren, waardoor apen zullen worden geboren met genetische mutaties die bijna identiek zijn aan die bij mensen.
Hennebold probeert deze knock-outmodellen te creëren voor menselijke ziekten zoals erfelijke blindheid en doofheid, naast andere aandoeningen. Zijn laboratorium heeft dergelijke apen nog niet met succes gefokt - de onderzoekers modificeren embryo's en testen ze om er zeker van te zijn dat ze de mutaties hebben gemaakt die ze willen. De volgende stap is het overbrengen van dergelijke embryo's naar vrouwelijke apen om levende nakomelingen te genereren die voor latere studies kunnen worden gebruikt.
Op dit moment proberen we een opslagplaats of bibliotheek met embryo's te creëren die relevant zijn voor verschillende ziekten, zegt Hennebold.
Als het werk traag en nauwgezet lijkt, is dat omdat het zo is. Hennebold zegt dat wetenschappers voorzichtig moeten beginnen met klinische proeven met CRISPR bij mensen, omdat er zo weinig werk is gedaan bij apen. Er is nog steeds de vraag of CRISPR bijvoorbeeld immuunreacties zal veroorzaken, en off-target effecten zijn een punt van zorg.
We weten gewoon niet genoeg over wat het doet buiten de regio die we willen aanpassen, zegt hij.