CRISPR sloot 2023 knallend af.

In November, scoorde het genbewerkingsinstrument zijn eerste klinische goedkeuring voor de behandeling van sikkelcelanemie en bèta-thalassemie in het Verenigd Koninkrijk. Deze pijnlijke bloedaandoeningen worden veroorzaakt door een enkele genetische typefout die de vorm van bloedcellen vervormt en hun vermogen om zuurstof af te geven beperkt.

Een paar weken later gaf de Food and Drug Administration in de VS groen licht voor de therapie voor sikkelcelziekte en zal in maart volgend jaar een uitspraak doen over bèta-thalassemie. A Europees Geneesmiddelenbureau De regelgevende commissie volgde al snel met goedkeuring van de therapie, wat suggereert dat deze waarschijnlijk in heel Europa beschikbaar zal zijn. De goedkeuring zelfs inspireerde een sketch on Saturday Night Live.

Er is reden voor alle fanfare. CRISPR-Cas9 werd voor het eerst ontdekt als een bacterieel afweermechanisme. In iets meer dan tien jaar sinds de eerste test in menselijke cellen heeft de technologie het gezicht van de biotechnologie getransformeerd, waardoor we precisie-instrumenten hebben gekregen om de blauwdruk van het leven te bewerken.

Sinds het in kaart brengen van het menselijk genoom hebben wetenschappers zich voorgenomen om gemuteerde genen te vervangen door gezonde genen om genetische ziekten te genezen. Dit jaar bracht CRISPR die visie tot bloei. Casgevy, de onlangs goedgekeurde geneditor, corrigeert genetische ongelukken in stamcellen die zijn geïsoleerd uit het beenmerg van patiënten. Wanneer ze weer in het lichaam worden ingebracht, zorgen de bewerkte stamcellen voor gezonde bloedcellen die zuurstof door het hele lichaam afleveren.

Maar ondanks zijn verfijning kent CRISPR problemen. Het hulpmiddel knipt beide DNA-strengen af, wat gevaarlijke mutaties zou kunnen veroorzaken, zoals mutaties die kankerverwekkende genen aanzetten. Het kan ook onbedoeld niet-gerelateerde delen van het genoom afsnijden en bijwerkingen veroorzaken.

CRISPR is een onbetwistbare doorbraak en zeker de moeite waard Nobelprijs. Maar wellicht nog spannender is het feit dat het slechts een hulpmiddel van de eerste generatie is, met het potentieel om de biotechnologie de komende decennia te blijven hervormen.

Het gezin uitbreiden

Het CRISPR-recept bestaat uit twee hoofdingrediënten: een ‘schaar’-eiwit dat het genoom doorknipt of kerft, en een ‘bloedhond’-RNA-gids om de schaar aan het doelgen te binden. Door het recept te variëren, ontstaat een wereld aan tools voor het bewerken van genen, elk met zijn eigen specialiteit. Sommigen wisselen enkele genetische letters uit, anderen knippen één DNA-streng af in plaats van beide. Ondanks het recept is het einddoel hetzelfde: elk deel van welk genoom dan ook nauwkeurig bewerken.

Dit jaar werkte CRISPR ook samen met een andere technologische topper:kunstmatige intelligentie– om de grenzen van genbewerking te verleggen.

Wetenschappers gebruikten bijvoorbeeld AI om bestaande tools voor het bewerken van genen te optimaliseren. Machine learning hielp effecten buiten het doel voorspellen in CRISPR-tools die zich richten op RNA in plaats van DNA, waardoor de therapeutische reikwijdte van de tool wordt vergroot. En een algoritme gebaseerd op AlphaFold, dat de eiwitstructuur voorspelt, thuisgekomen op kleinere CRISPR-eiwit-‘scalpels’ die genetische knipsels nauwkeuriger maken. De verkleinde geneditors zijn ook gemakkelijker te verpakken en aan hun genomische doelwit te leveren.

AI breidde ook het bekende universum van CRISPR-varianten uit. Het doorzoeken van enorme databases met genetisch materiaal uit exotische bronnen – verzameld van de Antarctische kust tot hondenspeeksel – een algoritme ontdekt honderden potentiële CRISPR-varianten in bacteriën die zeldzaam zijn, maar stabiel en effectief voor het bewerken van menselijke genomen.

Datamining vond verrassend genoeg ook CRISPR-achtige mechanismen een andere levenstak– eukaryoten. Deze omvatten schimmels, algen en dieren, maar geen bacteriën, waar CRISPR voor het eerst werd ontdekt. Deze systemen, genaamd Fanzors, zijn analoog aan CRISPR, alleen met verschillende componenten. Vroege studies hebben aangetoond dat Fanzors genetische informatie in menselijke cellen kunnen invoegen en verwijderen met minimale bijkomende schade aan nabijgelegen DNA of RNA, en gemakkelijk kunnen worden geherprogrammeerd om zich op specifieke genomische locaties te richten.

Met andere woorden: er is een nog grotere wereld van hulpmiddelen voor het bewerken van genen die wachten om ontdekt te worden.

Een nieuwe klinische golf

De mijlpaalgoedkeuring voor een op CRISPR gebaseerde therapie vormt de weg voor nieuwere generaties van de technologie, inclusief basis- en prime-editing.

Basisbewerking, ontwikkeld in 2016, kerft een enkele DNA-streng in plaats van beide te knippen, waardoor het veel minder waarschijnlijk is dat er onbedoelde stukjes worden afgeknipt. Sindsdien hebben wetenschappers dat gedaan het ‘schaar’-eiwit opnieuw ontworpen om ongewenste DNA-schade verder te minimaliseren en de omvang van componenten te verkleinen, zodat ze gemakkelijk met veilige virussen of nanodeeltjes in cellen kunnen meeliften.

Dit jaar ging basisbewerking samen met CAR-T-therapie, een behandeling die de immuuncellen van een persoon versterkt om kanker te bestrijden. Hier worden de T-cellen van een persoon verwijderd en ontwikkeld om zijn doelwitten beter te kunnen opsporen. Eén ambitieuze proef gebruikt basisbewerking om vier genen in immuuncellen te herzien om hen te helpen tumorcellen bij leukemie te zoeken en te vernietigen.

De therapie is vergelijkbaar met de door de FDA goedgekeurde Casgevy voor sikkelcelziekte, waarbij artsen bloedproducerende stamcellen buiten het lichaam moeten extraheren en bewerken. De patiënt ondergaat vervolgens een behandeling waarbij zieke cellen uit het beenmerg worden verwijderd, zodat er ruimte ontstaat voor de bewerkte cellen. Deze stamcellen zorgen uiteindelijk voor gezonde rode bloedcellen die de zuurstof door het hele lichaam stimuleren en de symptomen verlichten. Hoewel levensveranderend, is dit soort behandeling lang en moeilijk. Patiënten moeten mogelijk minstens een maand in een ziekenhuis doorbrengen voordat de therapie begint, wat bijdraagt ​​aan de toch al exorbitante behandelingsrekening.

Een alternatief is een ‘one-and-done’-opname.

Dit jaar in A kleine klinische proef bij mensen die genetisch vatbaar zijn voor gevaarlijk hoge cholesterolwaarden, verminderde een enkele dosis basiseditors het vet dat de slagaders verstopt met 55 procent – ​​met resultaten die mogelijk een leven lang aanhouden. Ontwikkeld door Verve Therapeuticais de proef de eerste waarbij gebruik wordt gemaakt van basisbewerking bij mensen voor een chronische ziekte.

In tegenstelling tot kankertherapieën die sterk zijn afgestemd op de biologie van een specifiek persoon, is de behandeling kant-en-klaar, waardoor de technologie mogelijk tegen lagere kosten naar de massa kan worden gebracht. Wetenschappers zijn aan het verkennen soortgelijke therapieën voor taaislijmziekte, wat de longen en het spijsverteringsstelsel beschadigt.

Ondertussen richt de prime editing zich ook op klinische proeven. Gelanceerd in 2019, heeft de technologie het bewerken van genen stormenderhand veroverd vanwege zijn opvallende precisie. Sindsdien hebben wetenschappers het systeem geoptimaliseerd om de efficiëntie verder te vergroten. De optimalisatie werpt zijn vruchten af: Eersteklas geneeskunde, een biotechbedrijf dat is afgesplitst van de uitvinder van de methode, lanceert een klinische proef voor chronische granulomateuze ziekten, een erfelijke aandoening die het vermogen van het lichaam om infecties af te weren vermindert.

Van genen tot het epigenoom

CRISPR staat bekend als een geneditor en heeft onlangs zijn reikwijdte uitgebreid naar de epigenoom– een familie van mechanismen die bepalen wanneer genen worden in- of uitgeschakeld. Er zijn al glimpen van succes. In één onderzoek bij niet-menselijke primaten werd het uitschakelen van een gen het gebruik van epigenetische bewerking hielp het gevaarlijke cholesterolgehalte te verlagen, met effecten die bijna een jaar aanhielden.

Epigenoombewerking heeft zijn voordelen. Het is waarschijnlijk veel veiliger dan klassieke CRISPR, omdat het het genoom niet rechtstreeks verandert. Het zou ook chronische infecties zoals hepatitis B of HIV kunnen onderdrukken, die zelfs zonder noemenswaardige symptomen in het lichaam op de loer liggen.

Zonder twijfel heeft CRISPR een wilde run gehad. Nu er meerdere klinische onderzoeken in de maak zijn, is er weer een mijlpaaljaar aan de gang. Als uitvinder van de hoofdmontage, Dr. David Liu gezegd in 2019: “Dit is eerder het begin dan het einde.”

Krediet van het beeld: Sufyan / Unsplash

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2023/12/26/crispr-gene-editing-had-a-breakthrough-year-and-its-only-getting-started/