211service.com
Lichamen bewapenen met CRISPR om de ziekte van Huntington en ALS te bestrijden
UC San Diego Gezondheid.
De tool voor het bewerken van genen, CRISPR, is gebaseerd op een natuurlijk afweersysteem dat is ingebed in bacteriële cellen en dat binnendringend viraal DNA herkent en vernietigt.
Wat als we datzelfde aanvalsmechanisme zouden kunnen toevoegen aan onze eigen cellen? Een biotech-startup, Locana , probeert precies dat te doen door de CRISPR-machinerie in menselijke cellen in te brengen om het lichaam uit te rusten om de ziekte van Huntington en amyotrofische laterale sclerose, ook bekend als de ziekte van Lou Gehrig, te bestrijden.
Om dit te doen, gebruikt Gene Yeo, de medeoprichter van het bedrijf en een professor in cellulaire en moleculaire geneeskunde aan de Universiteit van Californië, San Diego, School of Medicine, CRISPR om een ander doelwit aan te pakken: RNA, het boodschappermolecuul dat betrokken is bij de overdracht en het decoderen van de genetische informatie die in het DNA is opgeslagen.
Bij ziekten zoals ALS, Huntington en sommige soorten spierdystrofie, bouwt RNA zich op en maakt het afwijkende eiwitten die ziekte veroorzaken. Yeo zegt dat hij vooral geïnteresseerd is in deze ziekten omdat ze geen effectieve therapieën hebben en dodelijk kunnen zijn. Hij wil CRISPR gebruiken om giftige RNA's te vernietigen en de verwoestende effecten van ziekten ongedaan te maken.
Normaal gesproken gebruikt CRISPR een snijdend eiwit genaamd Cas9 dat het gewenste DNA herkent en opdeelt, waardoor een gemuteerd gen wordt geëlimineerd. Yeo en zijn team hebben Cas9 aangepast om DNA met rust te laten en in plaats daarvan te binden aan problematisch RNA en het te knippen.
In een onderzoek gepubliceerd in augustus , Yeo en zijn collega's gebruikten CRISPR-Cas9 om foutieve herhalingen in RNA-sequenties te vernietigen. Bij testen in het laboratorium wist Yeo's CRISPR-tool 95 procent of meer van deze RNA-knopen in cellen die de ziekte van Huntington en een type ALS herbergen.
De onderzoekers testten de aanpak ook op een vorm van erfelijke spierdystrofie, myotone dystrofie genaamd. Ze waren in staat om 95 procent van de defecte RNA's in spiercellen van patiënten te elimineren. Nadat ze CRISPR hadden toegepast, leken de ooit zieke cellen op gezonde cellen. Yeo denkt dat meer dan 20 genetische ziekten die worden veroorzaakt door toxische RNA-herhalingen mogelijk op deze manier kunnen worden behandeld.
Het uitschakelen van deze RNA's is echter slechts tijdelijk. RNA regenereert constant, dus het niveau in cellen keert uiteindelijk na een paar dagen tot een week terug naar normaal. Yeo zegt dat dat eigenlijk een voordeel is van het gebruik van CRISPR om RNA te targeten in plaats van DNA - de effecten zijn niet blijvend.
Met RNA-targeting is er geen permanente, onomkeerbare schade aan het genoom, zegt Yeo.
Hierdoor kunnen wetenschappers tijdelijke veranderingen in RNA aanbrengen en de effecten bij dieren testen voordat ze mensen een experimentele CRISPR-therapie injecteren. Yeo en andere laboratoria ontwerpen moleculen die dit proces kunnen uitschakelen als er iets misgaat.
Een therapie met een tijdelijk effect zou in sommige gevallen beter werken, zoals bij aandoeningen die niet levensbedreigend zijn of infectieziekten die slechts kortdurende behandeling behoeven. Maar om ALS of de ziekte van Huntington gedurende iemands leven te behandelen, heb je iets nodig dat langer duurt dan slechts een paar dagen of een week.
Dus ontwerpt Yeo een viruscapsule om de CRISPR-machinerie naar de juiste cellen te brengen. Deze shuttles voor virale aflevering zouden het Cas-eiwit in staat stellen langer in de cellen van een persoon te blijven - idealiter jarenlang, waardoor Cas een mini-arsenaal wordt om onhandelbaar RNA op afstand te houden.
Mitchell O'Connell, een assistent-professor biochemie en biofysica aan het University of Rochester Medical Center, zegt dat de aanpak in de loop der jaren waarschijnlijk herhaalde behandelingen vereist. Dat is iets anders dan het gebruik van CRISPR voor het bewerken van DNA, wat een eenmalige injectie of procedure zou zijn.
O'Connell en anderen die CRISPR bestuderen om RNA te targeten, denken dat deze functie de aanpak veiliger kan maken dan DNA-bewerking. Het gebruik van CRISPR om genen te bewerken, brengt het risico met zich mee van mutaties die niet op het doel zijn gericht - ongewenste genetische sneden die ernstige bijwerkingen kunnen veroorzaken bij patiënten, zoals kanker. Tot nu toe zegt Yeo dat hij weinig off-target effecten heeft gezien bij het nastreven van RNA. Hij denkt dat dat komt omdat RNA een specifieker doelwit is.
Dit kan sneller worden opgevoerd omdat het niet zo gevaarlijk is, zegt O'Connell.
Andere onderzoekers zijn ook geïnteresseerd in het gebruik van CRISPR om achter RNA aan te gaan. Feng Zhang, een onderzoeker aan het Broad Institute of MIT en Harvard, publiceerde deze week: een papier in Natuur , waar hij aantoonde dat een ander snij-eiwit, bekend als Cas13, kan worden gebruikt om RNA in menselijke cellen te detecteren, te snijden en te volgen. Eerder gebruikte het laboratorium van Zhang CRISPR-Cas13 om RNA in bacteriële cellen te targeten.
In de nieuwe studie gebruikten Zhang en zijn collega's hetzelfde CRISPR-bewerkingssysteem om de RNA-niveaus te verminderen die tot expressie worden gebracht door drie genen die met kanker zijn geassocieerd.