CRISPR intră în primele sale studii clinice umane

De la debutul său în 2012, editarea genelor CRISPR a ținut promisiunea de a vindeca majoritatea celor peste 6.000 de boli genetice cunoscute. Acum este pus la încercare.

În prima serie de studii clinice, oamenii de știință folosesc CRISPR/Cas9 pentru a combate cancerul și tulburările de sânge la oameni. În aceste teste, cercetătorii îndepărtează unele dintre celulele unei persoane, editează ADN-ul și apoi injectează celulele înapoi, acum, sperăm, înarmați pentru a lupta împotriva bolilor.

Cercetătorii sunt, de asemenea, pregătiți să vadă cum funcționează CRISPR/Cas9 în interiorul corpului uman. Într-un proces viitor, persoanelor cu orbire moștenită li se va injecta foarfecele moleculare în ochi.

Aceste teste, dacă au succes, ar putea stimula studiile viitoare pentru distrofia musculară Duchenne, fibroza chistică și o mare varietate de alte boli genetice, care afectează milioane de oameni din întreaga lume.

„CRISPR este atât de intrigant”, spune Laurie Zoloth, bioetician la Universitatea din Chicago Divinity School, „și atât de elegant”.

Dar rămân mari întrebări cu privire la dacă CRISPR/Cas9 poate fi la înălțimea hype-ului.

Alte tehnologii anterior promițătoare nu au rămas fără probleme. De exemplu, injecțiile cu celule stem au ajutat șobolanii paralizați să meargă din nou. Dar nu au funcționat atât de bine pentru oameni, spune Zoloth.

Terapiile genice convenționale, care inserează copii sănătoase ale genelor pentru a înlocui sau a contracara versiunile care cauzează boli, au suferit, de asemenea, eșecuri severe, spune Ronald Conlon, genetician la Case Western Reserve University din Cleveland. Unii copii care au avut terapie pentru defectele imune au dezvoltat cancer (SN: 1/1/11, str. 24); o terapie pentru orbire a funcționat temporar, dar nu a putut opri progresia bolii (SN Online: 5/3/15); și, cel mai devastator, participanții au murit – inclusiv Jesse Gelsinger, în vârstă de 18 ani, în 1999 – în timp ce participau la studiile de terapie genetică.

Reputația CRISPR a fost pătată anul trecut, după ce un cercetător din China a editat o genă în embrioni care s-a transformat în două fetițe în 2018 (SN: 22/12/18 & 1/5/19, str. 20). Testele actuale CRISPR nu au aceleași provocări etice – terapiile sunt testate la adulți și la copii și nu vor duce la modificări ADN care pot fi moștenite, spune Alan Regenberg, bioetician la Institutul de Bioetică Johns Hopkins Berman. Totuși, spune el, există motive de prudență atunci când lucrezi cu oameni.

Reducerea la zero

CRISPR/Cas9 este un vânător de viruși reproiectat, dezvoltat inițial de bacterii. În 2012 și 2013, oamenii de știință au descris modul în care sistemul ar putea fi modificat pentru a tăia ADN-ul în locații precise și apoi au demonstrat cum ar putea fi implementat în celulele umane și animale. O bucată de ARN – o moleculă genetică monocatenar similară cu ADN-ul – este partea CRISPR și ghidează o enzimă numită Cas9 către anumite puncte din cartea de instrucțiuni genetice sau genom. Enzima trece prin ambele catene ale dublei helix ADN. Cutările pot fi folosite pentru a dezactiva anumite gene, pentru a elimina ADN-ul supărător sau chiar pentru a repara o problemă.

Dar CRISPR merge uneori în locul greșit, rezultând editări nedorite sau „efecte în afara țintei” (SN: 9/3/16, str. 22). Chiar și cu tăierile intenționate, pot apărea erori nedorite. „Nu înțelegem întotdeauna pe deplin schimbările pe care le facem”, spune Regenberg. „Chiar dacă facem schimbările pe care vrem să le facem, există încă întrebarea dacă va face ceea ce ne dorim și nu va face lucruri pe care nu le dorim.”

bancă de laborator
EXPERIMENTE UMANE Cercetătorii au avut succes în utilizarea editorului de gene CRISPR/Cas9 pentru a corecta bolile la animale. Acum unele companii și universități testează editorul în oameni. Aici, un tehnician lucrează într-un laborator la Editas Medicine, una dintre firmele care efectuează teste umane.Editas Medicină

Totuși, CRISPR este mai precis decât terapia genică convențională și, prin urmare, poate avea puterea de a trata unele boli pentru care terapia genică nu a funcționat bine, spune Conlon, care a discutat despre provocările legate de editarea genelor pentru fibroza chistică în iunie. Gene și boli. Dar un alt obstacol mare, spune el, este introducerea CRISPR în celulele unde este necesar.

Distribuirea datelor

Livrarea este o problemă mai mică pentru terapiile de editare genetică în studiile de tratare a cancerului și a tulburărilor de sânge, spune Conlon. Asta pentru că, pentru acele studii, cercetătorii nu trebuie să seteze CRISPR/Cas9 liber în organism. În schimb, ei iau celule stem care formează sânge de la participanți și editează acele celule în vase de laborator, unde oamenii de știință pot verifica dacă există probleme.

Cercetătorii de la Universitatea din Pennsylvania au oferit două persoane cu cancer recurent o terapie CRISPR/Cas9, a declarat un purtător de cuvânt al universității. O persoană are mielom multiplu; celălalt, sarcomul. Ca parte a unui studiu aflat în desfășurare, ambii au primit celule T, un tip de celulă imunitară, programată cu CRISPR pentru a urmări celulele canceroase. Teste similare sunt în curs de desfășurare în China.

De asemenea, sunt în curs de desfășurare studii pentru două afecțiuni ale sângelui: siclemie și beta-talasemia. Ambele rezultă din defecte ale genei pentru hemoglobină, proteina care transportă oxigenul din globulele roșii. Terapia este concepută pentru a imita o soluție pe care natura a conceput-o deja, spune David Altshuler, om de știință șef la Vertex Pharmaceuticals. De obicei, o formă de hemoglobină care îi ajută pe fetușii din uter să preia mai mult oxigen din sângele mamei lor încetează să fie produsă după naștere. Dar unii oameni au o variantă genetică inofensivă care face ca hemoglobina fetală să fie produsă de-a lungul vieții. „Oamenii de genul ăsta care au moștenit, de asemenea, o mutație a celulelor falciforme sau o mutație a beta-talasemiei, nu erau bolnavi”, spune Altshuler.

globule rosii
SOLUȚIE DE CELLULE DE SECREȚIE? În boala celulelor secera, celulele roșii din sânge devin deformate (una este prezentată cu globule roșii normale în această imagine colorată la microscop). Editarea genelor CRISPR ar putea ajuta la tratarea tulburării.Fundația Sickle Cell din Georgia, Jackie George, Beverly Sinclair/CDC

Hemoglobina fetală compensează defectul care provoacă boala, lucru pe care Vertex, un producător de medicamente pentru fibroză chistică cu sediul în Boston și Londra, speră să îl folosească în avantajul celor care suferă de celule falciforme. Vertex și CRISPR Therapeutics, o companie din Cambridge, Massachusetts, testează dacă tăierile CRISPR/Cas9 pot imita varianta genetică care menține hemoglobina fetală activată pentru viață și ușurează simptomele la persoanele cu tulburări de sânge. „Suntem foarte încrezători că modificările care se fac în celule se traduc în creșteri clare și reproductibile ale hemoglobinei fetale”, spune Altshuler.

Cercetătorii verifică atât tăieturi în afara țintă, cât și mutații la locul de tăiere dorit înainte de a da celule înapoi voluntarilor studiului printr-un transplant de măduvă osoasă, spune Altshuler.

Companiile au anunțat în februarie că au tratat o persoană pentru beta-talasemie. O altă persoană a fost supusă aceluiași tip de terapie pentru drepanocitoarea, au spus cercetătorii în iulie. Oamenii de știință nu au anunțat încă rezultatele acestor studii.

În ochi

Cu toate acestea, multe boli genetice afectează întregul corp sau organele care nu pot fi îndepărtate și editate într-un laborator. Nimeni nu știe dacă CRISPR poate funcționa bine în corpul uman. Dar un studiu clinic care folosește editorul de gene pentru a trata un tip de orbire moștenit numit amauroză congenitală Leber 10 poate ajuta să răspundă la întrebare. Tulburarea este cauzată de o mutație în CEP290 genă care duce la o proteină nefuncțională. Când proteina nu funcționează, celulele bastonașe din retină mor și fotoreceptorii care adună lumină nu se pot reînnoi, ceea ce duce la orbire.

imaginea ochiului
RETINA REDO Aceste imagini arată partea din spate a ochiului unei persoane cu o formă moștenită de orbire numită amauroză congenitală Leber 10, cauzată de mutații în CEP290 gena. Boala poate afecta oamenii diferit. Această persoană are o zonă gri închisă care întunecă regiunea centrală de vedere a retinei, numită macula (stânga). Suprafața interioară a retinei este, de asemenea, subtil șifonată și marcată cu puncte (dreapta).S. Yzer et al/Viziunea moleculară 2012

Există o terapie genică, aprobată în 2017 de Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente, pentru un tip de amauroză congenitală Leber cauzată de o mutație în RPE65
gena. Dar CEP290 este prea mare pentru a fi inclusă într-un virus pentru a face terapia genică convențională, spune Charles Albright, om de știință șef al Editas Medicine, o companie cu sediul în Cambridge, Massachusetts, care dezvoltă editarea genelor CRISPR pentru diferite boli genetice.

În iulie, Editas și compania farmaceutică globală Allergan au deschis recrutarea pentru un studiu de editare genetică a orbirii. În încercare, doi ARN-uri ghid îl vor determina pe Cas9 să facă două tăieturi care vor tăia bucata supărătoare de ADN.

Primii oameni care vor primi terapia experimentală vor fi adulții care sunt aproape orbi, spune Albright. Cantități mici de editor CRISPR vor fi injectate sub retină pentru a testa siguranța. Nu este sigur dacă dozele mici vor îmbunătăți vederea. Dacă dozele se dovedesc sigure, voluntarii mai târziu vor primi doze mai mari. Cercetătorii pot testa, de asemenea, terapia la copii.

„Vom începe, probabil, cei mai dificili pacienți și ne vom îmbunătăți de acolo”, spune Albright.

Editarea a doar 10% din celulele retiniene poate ajuta la restabilirea vederii, spune el. În testele pe animale, CRISPR a editat până la aproximativ 60% din celule la șoareci și aproape 28% la maimuțe, au raportat oamenii de știință în februarie. Medicina Naturii.

Rămâi cu ea

Chiar dacă aceste prime încercări nu se desfășoară așa cum s-a sperat, CRISPR nu va fi abandonat, crede Albright. „Aceasta este o tehnologie care a venit pentru a rămâne”, spune el. „Dacă acest lucru nu funcționează, va fi mai mult despre biologia de bază sau despre capacitatea noastră de a furniza mașinile de editare.”

Există o prioritate că perseverența – și alegerea bolii potrivite pe care să o ținți – poate în cele din urmă să dea roade. După eșecuri, terapia genică convențională a avut recent un mare succes.

În mai, FDA a aprobat o terapie genetică pentru copiii cu atrofie musculară spinală, o boală genetică debilitantă și mortală cauzată de o mutație care dezactivează SMN1 gena. Această genă este necesară pentru ca celulele nervoase specializate numite neuroni motori să supraviețuiască și să funcționeze corect. Copiii cu boala genetică mor adesea pentru că mușchii care controlează respirația eșuează. FDA a declarat pe 6 august că a fost alertată cu privire la problemele legate de manipularea datelor din testele pe animale ale terapiei. Dar agenția spune că terapia funcționează bine la oameni și ar trebui să rămână pe piață.

„Acești copii cu SMA, care altfel ar fi murit, funcționează și vorbesc, învață și progresează”, spune Conlon. „Este pur și simplu uluitor.”

Când vine vorba de editarea genelor, cercetătorii se bazează pe finaluri fericite similare. „Oamenii sunt din nou atât de optimiști și atât de plini de speranță”, spune Zoloth. „Vreau să funcționeze. Toți cei care se gândesc serios la suferința umană ar trebui să-și dorească cu adevărat să se întâmple acest lucru și ar trebui să fie optimiști… cu privire la capacitatea și puterea medicinei.”