En en-og-gjort CRISPR-genterapi vil ta sikte på å forhindre hjerteinfarkt

Om noen måneder, en dristig klinisk prøve kan fundamentalt redusere risikoen for hjerteinfarkt hos de mest sårbare menneskene. Hvis alt går bra, tar det bare ett skudd.

Det er ikke noe vanlig skudd. Rettssaken, ledet av Verve Therapeutics, et bioteknologiselskap basert i Massachusetts, vil være en av de første til å teste genetiske baseredigerere direkte inne i menneskekroppen. En variant av genredigeringsverktøyet CRISPR-Cas9, baseredaktører steg til stjernestatus da først introdusert for deres effektivitet til å erstatte enkelt genetiske bokstaver uten å bryte sarte DNA-tråder. Fordi det er tryggere enn den klassiske versjonen av CRISPR, tente det nye verktøyet håp om at det kunne brukes til behandling av genetiske sykdommer.

Verves administrerende direktør, Dr. Sekar Kathiresan, tok til etterretning. En kardiolog ved Harvard University, Kathiresan lurte på om grunnleggende redigering kunne bidra til å løse en av vår tids viktigste mordere: hjerteinfarkt. Det virket som den perfekte testsaken. Vi kjenner en hovedårsak til hjerteinfarkt - høye kolesterolnivåer, spesielt en versjon kalt LDL-C (Low-density lipoprotein cholesterol). Vi kjenner også til flere store gener som kontrollerer nivået. Og – viktigst av alt – vi kjenner til DNA-bokstavbyttet som i teorien kan redusere LDL-C drastisk og i sin tur redusere risikoen for hjerteinfarkt.

Det er bare ett problem: vi vet ikke hvordan baseredaktører vil oppføre seg inne i en levende menneskekropp.

Kolesteroldansen

LDL-C er som et fett stykke tyggegummi med litt protein blandet inn. Det virvler vanligvis i blodet og trekkes til slutt inn i celler i boblelignende "skip" og spises opp i et syrefylt rom (ja , cellebiologi er utrolig rart). Voilá - blodet har mindre fettsyre.

For at dette skal skje, må LDL-C dokkes på cellen. Dokkingpunktet er passende kalt LDLR, med "R" for reseptor. Som et effektivt skipsverft, kontrollerer cellen hvor mange dokker som er tilgjengelige, avhengig av nivået på LDL-C. Hvis det ikke er nok kolesterol, leder cellen en "handler", PCSK9, for å ødelegge havnene.

Men PCSK9 kan til tider bli overivrig. Uten et tilstrekkelig antall dokker har LDL-C ingenting å gripe tak i og samler seg inne i blodet. Til slutt fester den seg på blodkarveggene og bygger opp en ekkel skorpe, som begrenser blodforsyningsinfrastrukturen og øker risikoen for hjerteinfarkt eller hjerneslag. Hele prosessen blir kastet på høygir i familiær hyperkolesterolemi (HeFH), der DNA-bokstavendringer i PCSK9 øker den, og i sin tur skyhøye kolesterolet – ofte til et livstruende nivå.

PCSK9 har vært i forskernes trådkors i flere tiår. Statiner er et populært valg, men de retter seg bare mot symptomet - høyt kolesterol - uten å takle det underliggende genetiske problemet. Flere medikamenter, som antistoffer som hemmer dens handlinger, ble godkjent av FDA i 2015. Et annet alternativ for å stenge genuttrykk er lite forstyrrende RNA, som kom på markedet i 2021. Likevel krever begge behandlingene hyppige injeksjoner– noen på legekontoret – noe som gjør dem til en livslang kamp. De er heller ikke designet for den større befolkningen av mennesker med hjerteinfarktrisiko.

I stedet for en livstidsinvestering, er det en vei å gå for en sjanse for hjertesykdom?

En primatsuksess

I 2021, Kathiresan gjorde et radikalt grep: glem forbigående terapier – la oss målrette kilden.

Teamet hans bygde videre på CRISPR-baseredaktørene tidligere arbeid i mus og viste at en enkelt injeksjon av en baseeditor, kalt ABE8.8, kan redusere både PCSK9- og LDL-kolesterolnivået hos friske makakaper.

Terapien er et kunstverk. Den inneholder to enkelt og billig syntetiserte komponenter: et mRNA som lager baseeditoren inne i kroppen, og et guide-RNA (gRNA) for å dirigere baseeditoren til riktig DNA-punkt. Komponentene ble deretter innkapslet i en lipid-nanopartikkel - i hovedsak en fettboble - og injisert i apekatter.

I motsetning til klassiske CRISPR-behandlinger, som vanligvis krever et virus å haike på, er lipidnanopartikler langt tryggere ved at de ikke bærer risikoen for å integreres i genomet. De tas også lett opp av leveren. Som en viktig kilde til kolesterolmetabolisme, er leveren den perfekte kandidaten for å teste geneditoren og leveringsmekanismen.

Med bare én infusjon hadde terapien 63 prosent frekvens ved redigering av PCSK9-genet. Etter to uker falt apens kolesterolnivå med mer enn halvparten. Det er ikke bare en blip, men en hindring: etter åtte måneder hadde apene bare 10 prosent av sine tidligere PCSK9-nivåer og konsekvent lavt kolesterol. Biopsier og blodprøver viste også at apene opplevde få bivirkninger.

Genredaktøren var også sjokkerende spesifikk. På ett skjermbilde dukket bare ett DNA-sted opp for redigering utenfor målet. Siden kan imidlertid være apespesifikk, og ble aldri merket som et problem i tester med humane leverceller.

Det er et spennende eksempel på "det enorme terapeutiske potensialet til CRISPR-grunnredigering," sa Dr. Eva van Rooij ved Hubrecht Institute i Nederland, som ikke var involvert i studien, på det tidspunktet. "Selvfølgelig må bekymringer angående off-target-mutasjoner, immunogenisitet og organmålretting tas opp. Likevel, med den raske fremgangen i CRISPR-baserte systemer, virker det bare et spørsmål om tid før fordelene med presis genomredigering oppveier ulempene ved å gå over til klinisk oversettelse.»

Et paradigmeskifte

Direkte redigering av gener inne i menneskekroppen for å forhindre hjerteinfarkt kan virke ekstremt. Men laget har en grunn til å følge en en-og-gjort-strategi.

Hovedtypen av leverceller har en relativt lang levetid. Dette betyr at "en engangsadministrasjon av genredigeringskomponenter for permanent å hemme PCSK9-funksjonen i leveren kan derfor være effektiv i flere tiår, forbedre livskvaliteten og redusere helsekostnader." sa van Rooij.

Verve er ikke det eneste selskapet som ser på et paradigmeskifte for hjertesykdom. En annen studie samtidig, ledet av Dr. Gerald Schwank ved Universitetet i Zürich, tok en lignende CRISPR-baseredigeringstilnærming og fant en 26 prosent reduksjon i PCSK9-nivåer en måned senere, som økte i effektivitet etter en ny dose. En studie til rettet mot PCSK9 tok en annen vei med antisense-oligonukleotider (ASO), en streng med DNA-bokstaver som blokkerer et gen. Her ble behandlingen inntatt oralt i stedet for injisert, med hastigheter på å slå av PCSK9.

For Verve kjører mye på den kliniske studien, som skal finne sted i New Zealand i midten av 2022. Hvis det lykkes, vil det være det første forsøket med å bruke baseredigerere direkte inne i kroppen, og en potensielt permanent løsning for å håndtere hjerteinfarkt. For å starte, vil forsøket kun rekruttere personer med HeFH, den genetiske lidelsen som forårsaker ekstremt høye nivåer av kolesterol. Den første fasen er hovedsakelig fokusert på sikkerhet, selv om forbedringer – hvis noen – også kan dukke opp etter analyse. Verve forventer første resultater rundt 2023. I mellomtiden ber selskapet også Storbritannia og USA om grønt lys for den kliniske utprøvingen.

Selskapet har en kamp foran seg. Selv om det ble ansett som trygt i prekliniske studier på mus og aper, kan det menneskelige immunsystemet fortsatt angripe leveringskjøretøyet. Behandlingen kan også møte motvilje fra pasienter da den direkte redigerer genomet. Langtidsbehandling og bivirkninger er fortsatt ukjent. Og til slutt, kostnadene for behandlingen—anslått til $50,000 200,000 til $XNUMX XNUMX– ville gjort det uoppnåelig for noen. Statiner, for eksempel, kan være så lave som $ 29 måneden, men krever langvarig behandling.

Verve ser allerede på fremtiden. "Vi vil først fokusere på voksne med livstruende aterosklerotisk kardiovaskulær sykdom (ASCVD) og vil deretter utvide til bredere pasientpopulasjoner med sykdom," de sa.

I mellomtiden må juridiske og refusjonsutstyr settes i gang. Til Drs. Coen Paulusma og Piter Bosma ved Universitetet i Amsterdam, som tidligere kommentert om apestudiene, "Å gjøre disse livsendrende terapiene tilgjengelige for pasienter i nær fremtid er en oppgave for regulatorer, helseforsikringsselskaper og myndigheter. Med tanke på tempoet i denne spennende tekniske utviklingen, vil det være utfordrende for dem alle å følge med.»

Bilde Credit: Jolygon / Shutterstock.com

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://singularityhub.com/2022/05/16/a-one-and-done-crispr-gene-therapy-will-aim-to-prevent-heart-attacks/