CRISPR は 2023 年を大盛況で終えました。
In 11月、この遺伝子編集ツールは、英国で鎌状赤血球貧血とベータサラセミアの治療用として初めて臨床承認を獲得しました。これらの痛みを伴う血液疾患は、血球の形状を歪め、酸素を供給する能力を制限する単一の遺伝的タイプミスによって引き起こされます。
数週間後、米国食品医薬品局は鎌状赤血球の治療法にゴーサインを出し、来年XNUMX月までにベータサラセミアに関する判決を下す予定だ。あ 欧州医薬品庁 その後すぐに規制委員会がこの治療法を承認し、ヨーロッパ全土でこの治療法が利用可能になる可能性が高いことを示唆しました。承認さえも スキットにインスピレーションを与えた on サタデー·ナイト·ライブ.
すべてのファンファーレには理由があります。 CRISPR-Cas9 は、細菌の防御機構として初めて発見されました。人間の細胞で最初にテストされてからわずか XNUMX 年余りで、このテクノロジーはバイオテクノロジーの様相を一変させ、生命の青写真を編集するための精密なツールを私たちに提供しました。
ヒトゲノムの地図を作成して以来、科学者たちは、遺伝病を治療するために、変異した遺伝子を健康な遺伝子に置き換えることを構想してきました。今年、CRISPR はそのビジョンを実現させました。新たに承認された遺伝子エディターである Casgevy は、患者の骨髄から単離された幹細胞の遺伝子異常を修正します。編集された幹細胞が体内に注入されると、体全体に酸素を届ける健康な血球が生成されます。
しかし、その洗練さにもかかわらず、CRISPR には問題があります。このツールは DNA の両方の鎖を切断するため、がんを引き起こす遺伝子を活性化するような危険な突然変異を引き起こす可能性があります。また、誤ってゲノムの無関係な部分を切り取ってしまい、副作用を引き起こす可能性もあります。
CRISPR は議論の余地のない画期的な技術であり、導入する価値は十分にあります。 ノーベル賞。しかし、おそらくもっと興味深いのは、これが第一世代のツールにすぎず、今後数十年にわたってバイオテクノロジーを再構築し続ける可能性があるという事実です。
家族が増える
CRISPR レシピには、ゲノムを切断または切り込む「ハサミ」タンパク質と、ハサミを標的遺伝子につなぐ「ブラッドハウンド」RNA ガイドの XNUMX つの主成分があります。レシピを変えると、それぞれが独自の専門性を持つ遺伝子編集ツールの世界が生まれます。単一の遺伝子文字を交換するものもあれば、両方を切断する代わりに XNUMX つの DNA 鎖を切断するものもあります。レシピに関係なく、最終目標は同じです。それは、任意のゲノムの任意の部分を自由に正確に編集することです。
今年、CRISPR は別のテクノロジーの有力者とも提携しました。人工知能—遺伝子編集の限界を押し広げるために。
たとえば、科学者は AI を使用して既存の遺伝子編集ツールを最適化しました。機械学習が役立ちました オフターゲット効果を予測する DNA ではなく RNA をターゲットとする CRISPR ツールで、ツールの治療範囲が広がります。そして、タンパク質の構造を予測する AlphaFold に基づくアルゴリズム、 に住んでいる 遺伝子の切り出しをより正確にする、より小さなCRISPRタンパク質の「メス」について。小型化された遺伝子エディターは、パッケージングやゲノム標的への配信も容易になります。
AI はまた、CRISPR 亜種の既知の領域を拡張しました。南極の海岸から犬の唾液まで収集された、外来種の遺伝物質の膨大なデータベースを調べるアルゴリズム 発見 細菌には数百もの潜在的な CRISPR 変異体があり、希少ではありますが安定しており、ヒトゲノム編集に効果的です。
データマイニングでは驚くべきことに、CRISPR のようなメカニズムも発見されました。 人生の別の枝—真核生物。これらには菌類、藻類、動物が含まれますが、CRISPR が最初に発見された細菌は含まれません。 Fanzor と呼ばれるこれらのシステムは、コンポーネントが異なるだけで CRISPR に似ています。初期の研究では、Fanzor が近くの DNA または RNA への付随的損傷を最小限に抑えながらヒト細胞の遺伝情報を挿入および削除でき、特定のゲノム部位を標的とするように簡単に再プログラムできることが判明しました。
言い換えれば、遺伝子編集ツールのさらに広い世界が探索を待っているということです。
新たな臨床の波
CRISPR ベースの治療法の画期的な承認は、ベース編集やプライム編集を含む新世代の技術への準備を整えます。
2016 年に開発された塩基編集は、両方の DNA 鎖を切断するのではなく、単一の DNA 鎖に傷を付けるため、意図しないビットが切り取られる可能性が大幅に低くなります。それ以来、科学者たちは 「シザー」タンパク質を再設計した 不要な DNA 損傷をさらに最小限に抑え、コンポーネントのサイズを縮小して、安全なウイルスやナノ粒子を細胞内に簡単に乗り入れることができるようにします。
今年、塩基編集は CAR-T 療法と提携しました。CAR-T 療法は、がんと戦うために人の免疫細胞を強化する治療法です。ここでは、人の T 細胞が除去され、標的をより適切に追跡できるように操作されます。 XNUMXつの野心的な試み は塩基編集を使用して免疫細胞の XNUMX つの遺伝子を修正し、白血病の腫瘍細胞を探して破壊できるようにしています。
この治療法は鎌状赤血球症に対してFDAが承認したカスゲビー療法に似ており、医師が造血幹細胞を体外で抽出して編集する必要がある。その後、患者は骨髄から病気の細胞を除去し、編集された細胞のためのスペースを作る治療を受けます。これらの幹細胞は最終的に、体全体の酸素を増やし、症状を軽減する健康な赤血球を生成します。人生は変わりますが、この種の治療は長くて困難です。治療が開始されるまでに患者は少なくとも XNUMX か月間入院する必要がある場合があり、すでに法外な治療費がかさむことになります。
代替案は、「ワン・アンド・ダン」ショットです。
今年は、 小規模な臨床試験 遺伝的に危険なほど高レベルのコレステロールになりやすい人々の場合、ベースエディターの55回のショットで動脈詰まりの脂肪がXNUMXパーセント削減され、その結果は潜在的に生涯続く可能性があります。によって開発された ヴァーヴ・セラピューティクス、この試験は慢性疾患に対して人間の塩基編集を使用する最初のものです。
特定の人の生物学的特性に合わせて高度に調整されたがん治療法とは異なり、この治療法は既製であり、この技術を低コストで大衆に提供できる可能性があります。科学者 探検しています 同様の治療法 嚢胞性線維症、肺や消化器系に損傷を与えます。
一方、プライム編集も臨床試験に向けて鋭意取り組んでいる。 2019に発売、この技術はその驚くべき正確さで遺伝子編集に旋風を巻き起こしました。それ以来、科学者たちはシステムを最適化して効率をさらに高めてきました。最適化の効果は次のとおりです。 プライムメディシンこの方法の発明者から独立したバイオテクノロジー企業である同社は、体の感染防御能力を低下させる遺伝性疾患である慢性肉芽腫性疾患の主要編集臨床試験を開始している。
遺伝子からエピゲノムまで
遺伝子編集者として知られる CRISPR は、最近その範囲を エピゲノム—遺伝子がいつオンまたはオフになるかを制御する一連のメカニズム。すでに成功の兆しは見えています。ヒト以外の霊長類を対象としたある研究では、 遺伝子をシャットダウンする エピジェネティック編集を使用すると危険なコレステロール値を下げることができ、その効果はXNUMX年近く持続しました。
エピゲノム編集には利点があります。ゲノムを直接変更しないため、従来の CRISPR よりもはるかに安全である可能性があります。また、目立った症状がなくても体内に潜むB型肝炎やHIVなどの慢性感染症を鎮圧する可能性もあります。
間違いなく、CRISPR は暴走しています。複数の臨床試験が進行中で、新たな節目となる年が予定されています。プライム編集の発明者デイビッド・リュー博士として 2019によると：「これは終わりではなく始まりです。」
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- 情報源： https://singularityhub.com/2023/12/26/crispr-gene-editing-had-a-breakthrough-year-and-its-only-getting-started/
