En en-och-klar CRISPR-genterapi kommer att syfta till att förhindra hjärtinfarkt

Om några månader, en vågad klinisk prövning kan i grunden minska risken för hjärtinfarkt hos de mest utsatta människorna. Om allt går bra tar det bara ett skott.

Det är inget vanligt skott. Rättegången, ledd av Verve Therapeutics, ett bioteknikföretag baserat i Massachusetts, kommer att vara en av de första som testar genetiska basredigerare direkt inuti människokroppen. En variant av genredigeringsverktyget CRISPR-Cas9, basredigerare sköt i höjden till stjärnstatus när introducerades först för deras effektivitet när det gäller att ersätta enskilda genetiska bokstäver utan att bryta känsliga DNA-strängar. För det är säkrare än den klassiska versionen av Crispr, det nya verktyget tände hopp om att det kunde användas för behandling av genetiska sjukdomar.

Verves VD, Dr Sekar Kathiresan, noterade detta. En kardiolog vid Harvard University, Kathiresan undrade om basredigering kunde hjälpa till att lösa en av vår tids främsta mördare: hjärtinfarkt. Det verkade vara det perfekta testfallet. Vi känner till en viktig orsak till hjärtinfarkt - höga kolesterolnivåer, särskilt en version som kallas LDL-C (Low-density lipoprotein cholesterol). Vi känner också till flera stora gener som styr dess nivå. Och – viktigast av allt – vi känner till DNA-bokstavsbytet som i teorin kan drastiskt sänka LDL-C och i sin tur minska risken för hjärtinfarkt.

Det finns bara ett problem: vi vet inte hur basredigerare kommer att bete sig inuti en levande människokropp.

Kolesteroldansen

LDL-C är som en fet bit tuggummi med en aning protein inblandat. Det virvlar normalt i blodet och dras så småningom in i cellerna i bubbelliknande "skepp" och äts upp i ett syrafyllt fack (ja , cellbiologi är fantastiskt konstig). Voilá – blodomloppet har mindre fetthalt.

För att detta ska hända måste LDL-C docka på cellen. Dockningspunkten heter det passande namnet LDLR, med "R" för receptor. Som ett effektivt skeppsvarv styr cellen hur många bryggor som är tillgängliga beroende på nivån på LDL-C. Om det inte finns tillräckligt med kolesterol, styr cellen en "hanterare", PCSK9, för att förstöra hamnen.

Men PCSK9 kan ibland bli överivrig. Utan ett tillräckligt antal bryggor har LDL-C inget att ta tag i och ackumuleras inuti blodomloppet. Så småningom fastnar det på blodkärlsväggar och bygger upp en otäck skorpa, vilket minskar blodförsörjningsinfrastrukturen och ökar risken för hjärtinfarkt eller stroke. Hela processen sätts på hög växel vid familjär hyperkolesterolemi (HeFH), där förändringar av DNA-bokstäver i PCSK9 ökar det, i sin tur skjuter upp kolesterolet - ofta till en livshotande nivå.

PCSK9 har funnits i forskarnas hårkors i decennier. Statiner är ett populärt val, men de riktar sig bara mot symtomet - högt kolesterol - utan att ta itu med det underliggande genetiska problemet. Flera läkemedel, såsom antikroppar som hämmar dess verkan, godkändes av FDA 2015. Ett annat alternativ för att stänga av genuttrycket är litet störande RNA, som kom ut på marknaden 2021. Ändå kräver båda behandlingarna frekventa injektioner—en del på läkarmottagningen — vilket gör dem till en livslång kamp. De är inte heller designade för den större befolkningen av människor med risk för hjärtinfarkt.

Istället för en livstidsinvestering, finns det ett sätt att ta ett försök och göra för hjärtsjukdomar?

En primatframgång

År 2021, Kathiresan gjort ett radikalt drag: glöm övergående terapier – låt oss rikta in oss på källan.

Hans team byggde vidare på CRISPRs basredigerare tidigare arbete på möss och visade att en enda injektion av en basredigerare, kallad ABE8.8, kan sänka både PCSK9- och LDL-kolesterolnivåerna hos friska makakapor.

Terapin är ett konstverk. Den innehåller två enkelt och billigt syntetiserade komponenter: ett mRNA som gör basredigeraren inuti kroppen, och ett guide-RNA (gRNA) för att styra basredigeraren till rätt DNA-punkt. Komponenterna inkapslades sedan i en lipidnanopartikel - i huvudsak en fettbubbla - och injicerades i apornas blodomlopp.

Till skillnad från klassiska CRISPR-behandlingar, som vanligtvis kräver ett virus att lifta på, är lipidnanopartiklar mycket säkrare eftersom de inte medför risken att integreras i genomet. De tas också lätt upp av levern. Som en viktig källa till kolesterolmetabolism är levern den perfekta kandidaten för att testa genredigeraren och leveransmekanismen.

Med bara en infusion hade behandlingen 63 procents frekvens vid redigering av PCSK9-genen. Efter två veckor sjönk apornas kolesterolnivåer med mer än hälften. Det är inte bara ett slag, utan ett undanröjande: efter åtta månader hade aporna bara 10 procent av sina tidigare PCSK9-nivåer och konsekvent lågt kolesterol. Biopsier och blodprov visade också att aporna upplevde få biverkningar.

Genredigeraren var också chockerande specifik. På en skärm dök bara en DNA-plats upp för redigering utanför målet. Däremot kan webbplatsen vara apspecifik och flaggades aldrig som ett problem i tester med mänskliga leverceller.

Det är ett spännande exempel på "den enorma terapeutiska potentialen hos CRISPR-basredigering," sade Dr. Eva van Rooij vid Hubrecht-institutet i Nederländerna, som inte var involverad i studien, då. "Självklart måste oro angående off-target mutationer, immunogenicitet och organmålinriktning åtgärdas. Trots det, med de snabba framstegen inom CRISPR-baserade system, verkar det bara vara en tidsfråga innan fördelarna med exakt genomredigering överväger nackdelarna med att gå över till klinisk översättning."

En paradigmskift

Att direkt redigera gener inuti människokroppen för att förhindra hjärtinfarkt kan tyckas extremt. Men laget har en anledning att driva en en-och-gjort-strategi.

Den huvudsakliga typen av leverceller har en relativt lång livslängd. Detta betyder att "en engångsadministrering av genredigeringskomponenter för att permanent hämma PCSK9-funktionen i levern kan därför vara effektiv i årtionden, förbättra livskvaliteten och minska sjukvårdskostnaderna." sade van Rooij.

Verve är inte det enda företaget som ser ett paradigmskifte för hjärtsjukdomar. En annan studie samtidigt, ledd av Dr. Gerald Schwank vid universitetet i Zürich, tog en liknande CRISPR-basredigeringsmetod och fann en 26-procentig minskning av PCSK9-nivåerna en månad senare, vilket ökade i effektivitet efter en andra dos. En studie till inriktning PCSK9 tog en annan väg med antisense oligonukleotider (ASO), en sträng av DNA-bokstäver som blockerar en gen. Här intogs behandlingen oralt snarare än injiceras, med hastigheter för att stänga av PCSK9.

För Verve är det mycket som bär på den kliniska prövningen, som ska äga rum i Nya Zeeland i mitten av 2022. Om det lyckas kommer det att vara det första försöket med att använda basredigerare direkt inuti kroppen, och en potentiellt permanent lösning för att hantera hjärtinfarkter. Till att börja med kommer försöket bara att rekrytera personer med HeFH, den genetiska störningen som orsakar extremt höga nivåer av kolesterol. Den första fasen är främst inriktad på säkerhet, även om förbättringar – om några – också kan dyka upp efter analys. Verve förväntar sig initiala resultat runt 2023. Samtidigt ber företaget också Storbritannien och USA om grönt ljus för den kliniska prövningen.

Företaget har en kamp framför sig. Även om det ansågs säkert i prekliniska prövningar på möss och apor, kan det mänskliga immunsystemet fortfarande attackera leveransfordonet. Behandlingen kan också möta motvilja från patienter eftersom den direkt redigerar genomet. Långtidsbehandling och biverkningar är fortfarande okända. Och slutligen, kostnaden för behandlingen—uppskattas till $50,000 200,000 till $XNUMX XNUMX– skulle göra det ouppnåeligt för vissa. Statiner, till exempel, kan vara så låga som $ 29 en månadmen kräver långvarig behandling.

Verve ser redan på framtiden. "Vi kommer först att fokusera på vuxna med livshotande aterosklerotisk kardiovaskulär sjukdom (ASCVD) och kommer sedan att expandera till bredare patientpopulationer med sjukdom," de sade.

Samtidigt måste juridiska redskap och ersättningsutrustning sätta igång. Till Drs. Coen Paulusma och Piter Bosma vid universitetet i Amsterdam, som tidigare kommenterat om apstudierna, "Att göra dessa livsförändrande terapier tillgängliga för patienter inom en snar framtid är en uppgift för tillsynsmyndigheter, sjukförsäkringsbolag och regeringar. Med tanke på takten i denna spännande tekniska utveckling kommer det att vara utmanande för dem alla att hänga med.”

Image Credit: Jolygon / Shutterstock.com

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://singularityhub.com/2022/05/16/a-one-and-done-crispr-gene-therapy-will-aim-to-prevent-heart-attacks/