En en-og-færdig CRISPR-genterapi vil sigte mod at forhindre hjerteanfald

Om et par måneder, et vovet klinisk forsøg kan fundamentalt sænke risikoen for hjerteanfald hos de mest sårbare mennesker. Hvis alt går godt, vil det kun tage et skud.

Det er ikke noget almindeligt skud. Retssagen, ledet af Verve Therapeutics, et bioteknologisk firma baseret i Massachusetts, vil være en af ​​de første til at teste genetiske base-editorer direkte inde i den menneskelige krop. En variant af genredigeringsværktøjet CRISPR-Cas9, basisredaktører steg til stjernestatus, da først introduceret for deres effektivitet til at erstatte enkelte genetiske bogstaver uden at bryde sarte DNA-strenge. Fordi det er mere sikkert end den klassiske version af CRISPR, det nye værktøj tændte håbet om, at det kunne bruges til behandling af genetiske sygdomme.

Verves administrerende direktør, Dr. Sekar Kathiresan, tog det til efterretning. En kardiolog ved Harvard University, Kathiresan spekulerede på, om basisredigering kunne hjælpe med at løse en af ​​vor tids største dræber: hjerteanfald. Det virkede som den perfekte testcase. Vi kender en hovedårsag til hjerteanfald - høje kolesterolniveauer, især en version kaldet LDL-C (Low-density lipoprotein cholesterol). Vi kender også flere store gener, der styrer dets niveau. Og - vigtigst af alt - vi kender DNA-bogstavsbytningen, der i teorien kan sænke LDL-C drastisk og igen mindske risikoen for hjerteanfald.

Der er kun et problem: Vi ved ikke, hvordan baseredaktører vil opføre sig inde i en levende menneskekrop.

Kolesteroldansen

LDL-C er som et fedtet stykke tyggegummi med en smule protein blandet i. Det hvirvler normalt i blodet og trækkes til sidst ind i celler i boblelignende "skibe" og spises op i et syrefyldt rum (ja , cellebiologi er fantastisk underlig). Voilá - blodbanen har mindre fedtholdigt gunk.

For at dette kan ske, skal LDL-C docke på cellen. Dockingpunktet er passende navngivet LDLR, med "R" for receptor. Som et effektivt skibsværft styrer cellen, hvor mange dokker der er tilgængelige afhængigt af niveauet af LDL-C. Hvis der ikke er nok kolesterol, leder cellen en "handler", PCSK9, for at ødelægge havnene.

Men PCSK9 kan til tider blive overivrig. Uden et tilstrækkeligt antal dokker har LDL-C intet at gribe fat i og akkumuleres inde i blodbanen. Til sidst klæber det på blodkarvæggene og opbygger en grim skorpe, hvilket indsnævrer blodets forsyningsinfrastruktur og øger risikoen for et hjerteanfald eller slagtilfælde. Hele processen bliver kastet i højt gear i familiær hyperkolesterolæmi (HeFH), hvor ændringer i DNA-bogstaver i PCSK9 øger det, og til gengæld skyrocker kolesterolet - ofte til et livstruende niveau.

PCSK9 har været i videnskabsmænds trådkors i årtier. Statiner er et populært valg, men de er kun rettet mod symptomet - højt kolesterol - uden at tackle det underliggende genetiske problem. Adskillige lægemidler, såsom antistoffer, der hæmmer dets handlinger, blev godkendt af FDA i 2015. En anden mulighed for at lukke ned for genekspression er lille interfererende RNA, som kom på markedet i 2021. Alligevel kræver begge behandlinger hyppige injektioner– nogle på lægens kontor – hvilket gør dem til en livslang kamp. De er heller ikke designet til den større befolkning af mennesker med risiko for hjerteanfald.

I stedet for en livstidsinvestering, er der en måde at gå for et skud og gjort for hjertesygdomme?

En primatsucces

I 2021, Kathiresan foretaget et radikalt træk: glem forbigående terapier - lad os målrette kilden.

Hans team byggede videre på CRISPR-baseredaktørerne tidligere arbejde med mus og viste, at en enkelt indsprøjtning af en base-editor, kaldet ABE8.8, kan reducere både PCSK9- og LDL-kolesterolniveauer hos raske makakaber.

Terapien er et kunstværk. Den indeholder to let og billigt syntetiserede komponenter: et mRNA, der laver base-editoren inde i kroppen, og et guide-RNA (gRNA) til at dirigere base-editoren til det korrekte DNA-punkt. Komponenterne blev derefter indkapslet i en lipid-nanopartikel - i det væsentlige en fedtboble - og injiceret i abernes blodbaner.

I modsætning til klassiske CRISPR-behandlinger, som normalt kræver en virus at blaffe på, er lipidnanopartikler langt sikrere, da de ikke indebærer risikoen for at blive integreret i genomet. De optages også let af leveren. Som en vigtig kilde til kolesterolmetabolisme er leveren den perfekte kandidat til at teste geneditoren og leveringsmekanismen.

Med kun én infusion havde terapien 63 procent hyppighed ved redigering af PCSK9-genet. Efter to uger faldt abernes kolesteroltal med mere end det halve. Det er ikke bare et blip, men en hindring: Efter otte måneder havde aberne kun 10 procent af deres tidligere PCSK9-niveauer og konsekvent lavt kolesterol. Biopsier og blodprøver viste også, at aberne oplevede få bivirkninger.

Genredaktøren var også chokerende specifik. På én skærm dukkede kun ét DNA-sted op til redigering uden for målet. Siden kan dog være abespecifik og blev aldrig markeret som et problem i test med humane leverceller.

Det er et spændende eksempel på "det enorme terapeutiske potentiale ved CRISPR-grundredigering," sagde Dr. Eva van Rooij ved Hubrecht Institute i Holland, som ikke var involveret i undersøgelsen, på det tidspunkt. "Selvfølgelig skal bekymringer vedrørende off-target mutationer, immunogenicitet og organmålretning tages op. Alligevel, med de hurtige fremskridt inden for CRISPR-baserede systemer, ser det ud til at være et spørgsmål om tid, før fordelene ved præcis genomredigering opvejer ulemperne ved at gå over til klinisk oversættelse."

Et paradigmeskift

Direkte redigering af gener inde i den menneskelige krop for at forhindre hjerteanfald kan virke ekstrem. Men holdet har en grund til at forfølge en en-og-gjort-strategi.

Hovedtypen af ​​leverceller har en relativt lang levetid. Dette betyder "en engangsadministration af genredigeringskomponenter til permanent at hæmme PCSK9-funktionen i leveren kan derfor være effektiv i årtier, forbedre livskvaliteten og reducere sundhedsomkostningerne." sagde van Rooij.

Verve er ikke den eneste virksomhed, der ser på et paradigmeskifte for hjertesygdomme. En anden undersøgelse på samme tid, ledet af Dr. Gerald Schwank ved Universitetet i Zürich, tog en lignende CRISPR-baseret redigeringstilgang og fandt en 26 procent reduktion i PCSK9-niveauer en måned senere, hvilket øgede i effektivitet efter en anden dosis. Endnu en undersøgelse målretning mod PCSK9 tog en anden vej med antisense-oligonukleotider (ASO), en række DNA-bogstaver, der blokerer et gen. Her blev behandlingen indtaget oralt frem for injiceret, med hastigheder for at lukke PCSK9.

For Verve kører meget på det kliniske forsøg, der skal finde sted i New Zealand i midten af ​​2022. Hvis det lykkes, vil det være det første forsøg med at bruge base-editorer direkte inde i kroppen og en potentielt permanent løsning til at håndtere hjerteanfald. Til at starte med vil forsøget kun rekruttere personer med HeFH, den genetiske lidelse, der forårsager ekstremt høje niveauer af kolesterol. Den første fase er hovedsageligt fokuseret på sikkerhed, selvom forbedringer - hvis nogen - også kan dukke op efter analyse. Verve forventer de første resultater omkring 2023. I mellemtiden beder virksomheden også Storbritannien og USA om grønt lys for det kliniske forsøg.

Virksomheden har en kamp foran sig. Selvom det blev anset for sikkert i prækliniske forsøg med mus og aber, kan det menneskelige immunsystem stadig angribe leveringsmidlet. Behandlingen kan også møde modvilje fra patienter, da den direkte redigerer genomet. Langtidsbehandling og bivirkninger forbliver ukendte. Og endelig, omkostningerne ved behandlingen -anslået til $50,000 til $200,000- ville gøre det uopnåeligt for nogle. Statiner kan for eksempel være så lave som $ 29 en måned, men kræver langvarig behandling.

Verve ser allerede på fremtiden. "Vi vil først fokusere på voksne med livstruende aterosklerotisk kardiovaskulær sygdom (ASCVD) og vil derefter udvide til bredere patientpopulationer med sygdom," de sagde.

I mellemtiden skal juridiske og refusionsredskaber gå i gang. Til Drs. Coen Paulusma og Piter Bosma ved universitetet i Amsterdam, der tidligere kommenteret om abeundersøgelserne: "At gøre disse livsændrende behandlinger tilgængelige for patienter i den nærmeste fremtid er en opgave for regulatorer, sygeforsikringsselskaber og regeringer. I lyset af tempoet i denne spændende tekniske udvikling vil det være en udfordring for dem alle at følge med.”

Billede Credit: Jolygon / Shutterstock.com

• Coinsmart. Europas bedste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. FRI ADGANG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis prøveversion.
• Kilde: https://singularityhub.com/2022/05/16/a-one-and-done-crispr-gene-therapy-will-aim-to-prevent-heart-attacks/