CRISPR-genredigering og sygdom

Nu hvor gengenereringsgenet er ude af flasken, hvad vil du først ønske?

Børn med "perfekte" øjne, over-the-top intelligens og et strejf af filmstjernekarisma?

AnnonceAdvertisement

Eller en verden fri for sygdom … ikke kun for din familie, men for enhver familie i verden?

På baggrund af de seneste begivenheder arbejder mange forskere mod sidstnævnte.

Tidligere i måneden brugte forskere fra Oregon Health & Science University et genredigeringsværktøj til at korrigere en sygdomsfremkaldende mutation i et embryo.

Annonce

Teknikken, der er kendt som CRISPR-Cas9, fastsatte mutationen i embryonernes nukleare DNA, der forårsager hypertrofisk kardiomyopati, en fælles hjertesygdom, der kan føre til hjertesvigt eller hjertedød.

Dette er første gang, at dette genredigeringsværktøj er blevet testet på menneskelige æg af klinisk kvalitet.

Hvis et af disse embryoner blev implanteret i en kvindes livmoder og fik lov til at udvikle sig fuldt ud, ville barnet have været fri for den sygdomsfremkaldende variation af genet.

Denne form for gavnlige forandringer ville også være blevet videregivet til fremtidige generationer.

Intet af embryoerne i dette studie blev implanteret eller tilladt at udvikle. Men eksperimentets succes giver et glimt på potentialet i CRISPR-Cas9.

Stadig vil vi nogensinde kunne gen-redigere vores verden fri for sygdom?

Hvordan genredigering virker

Ifølge Genetic Disease Foundation er der mere end 6.000 menneskelige genetiske lidelser.

AnnonceAdvertisement

Forskere kan teoretisk bruge CRISPR-Cas9 til at rette op på disse sygdomme i et embryo.

For at gøre dette ville de have brug for et passende stykke RNA for at målrette tilsvarende strækninger af genetisk materiale.

Cas9 enzymet skærer DNA på stedet, hvilket gør det muligt for forskere at slette, reparere eller erstatte et bestemt gen.

Annonce

Nogle genetiske sygdomme kan dog være nemmere at behandle med denne metode end andre.

"De fleste mennesker fokuserer i det mindste i begyndelsen på sygdomme, hvor der kun er ét gen involveret - eller et begrænset antal gener - og de er rigtig godt forstået," Megan Hochstrasser, ph.d., videnskabskommunikationschef på Innovative Genomics Institute i Californien, fortalte Healthline.

AnnonceAdvertise

Sygdomme forårsaget af en mutation i et enkelt gen indbefatter seglcelle sygdom, cystisk fibrose og Tay-Sachs sygdom. Disse påvirker millioner af mennesker over hele verden.

Disse typer af sygdomme er dog langt højere end sygdomme som hjerte-kar-sygdom, diabetes og kræft, som dræber millioner af mennesker over hele kloden hvert år.

Genetik - sammen med miljømæssige faktorer - bidrager også til fedme, psykisk sygdom og Alzheimers sygdom, selvom forskere stadig arbejder på at forstå præcis hvordan.

Annonce

På nuværende tidspunkt fokuserer de fleste CRISPR-Cas9-undersøgelser på enklere sygdomme.

"Der er mange ting, der skal udarbejdes med teknologien for at komme til det sted, hvor vi nogensinde kunne anvende det på en af ​​disse polygena sygdomme, hvor flere gener bidrager eller et gen har flere virkninger, "Sagde Hochstrasser.

AnnonceAdvertisement

Behandling af voksne og børn, ikke embryoner

Selvom "designer babyer" får meget opmærksomhed på medierne, er meget CRISPR-Cas9 forskning fokuseret andetsteds.

"De fleste mennesker, der arbejder på dette, arbejder ikke i menneskelige embryoner," sagde Hochstrasser. "De forsøger at finde ud af, hvordan vi kan udvikle behandlinger til mennesker, der allerede har sygdomme. "

Disse typer af behandlinger ville gavne børn og voksne, der allerede lever med en genetisk sygdom, såvel som mennesker, der udvikler kræft.

Denne tilgang kan også hjælpe de 25 millioner til 30 millioner amerikanere, der har en af ​​de mere end 6, 800 sjældne sygdomme.

"Gene redigering er en rigtig stærk mulighed for mennesker med sjælden sygdom," sagde Hochstrasser. "Du kan teoretisk gøre et klinisk fase I-forsøg med alle de mennesker i verden, der har en vis [sjælden] tilstand og helbrede dem alle, hvis det virker. "

Sjældne sygdomme påvirker færre end 200.000 mennesker i USA på et hvilket som helst tidspunkt, hvilket betyder, at lægemiddelvirksomhederne er mindre incitament til at udvikle behandlinger.

Disse mindre almindelige sygdomme indbefatter cystisk fibrose, Huntingtons sygdom, muskeldystrofi og visse typer kræft.

Forskere ved University of California i Berkeley gjorde sidste år fremskridt med at udvikle en ex vivo terapi - hvor du tager celler ud af en person, ændrer dem og sætter dem tilbage i kroppen.

Denne behandling var for seglcelle sygdom. I denne tilstand forårsager en genetisk mutation hæmoglobinmolekyler at holde sammen, som deformerer røde blodlegemer. Dette kan føre til blokeringer i blodkarrene, anæmi, smerte og organsvigt.

Forskere brugte CRISPR-Cas9 til genetisk manipulering af stamceller for at reparere sicklecellens sygdomsmutation. De injicerede derefter disse celler i mus.

Stamcellerne migreret til knoglemarven og udviklet til sunde røde blodlegemer. Fire måneder senere kunne disse celler stadig findes i musens blod.

Dette er ikke en kur mod sygdommen, fordi kroppen fortsætter med at lave røde blodlegemer, der har mutter i seglcelle sygdommen.

Men forskere tror, ​​at hvis der er nok sunde stamceller, der får rod i knoglemarven, kan det reducere sværhedsgraden af ​​sygdomssymptomer.

Flere arbejde er påkrævet, før forskerne kan teste denne behandling hos mennesker.

En gruppe kinesiske forskere brugte sidste år en lignende teknik til at behandle mennesker med en aggressiv form for lungekræft - det første kliniske forsøg i sin art.

I dette forsøg ændrede forskere patienters immunceller for at deaktivere et gen, der er involveret i at standse cellens immunrespons.

Forskere håber, at de genetisk redigerede immunceller, når de injiceres i kroppen, vil lægge et stærkere angreb mod kræftcellerne.

Disse typer af terapier kan også arbejde for andre blodsygdomme, kræft eller immunforsvar.

Men visse sygdomme vil være mere udfordrende at behandle på denne måde.

"Hvis du har en hjerneforstyrrelse, kan du for eksempel ikke fjerne en persons hjerne, gøre genredigering og derefter sætte det tilbage," sagde Hochstrasser. "Så vi er nødt til at regne ud, hvordan man får disse reagenser til de steder, de skal være i kroppen. "

Indirekte forebyggelse af menneskers sygdom

Ikke alle menneskers sygdom er forårsaget af mutationer i vores genom.

Vektorbårne sygdomme som malaria, gul feber, dengue feber og sovesyge dræber mere end 1 million mennesker verden over hvert år.

Mange af disse sygdomme overføres af myg, men også ved flåter, fluer, lopper og ferskvandssnegle.

Forskere arbejder på måder at bruge genredigering på for at reducere tollerne af disse sygdomme på sundheden hos mennesker over hele verden.

"Vi kunne potentielt slippe af med malaria ved at konstruere myg, der ikke kan overføre parasitten, der forårsager malaria," sagde Hochstrasser. "Vi kunne gøre dette ved at bruge CRISPR-Cas9 teknik til at skubbe denne egenskab gennem hele mygpopulationen meget hurtigt. "

Forskere bruger også CRISPR-Cas9 til at skabe" designer "fødevarer.

DuPont brugte for nylig genredigering til at producere en ny vifte af voksagtig majs, der indeholder højere mængder stivelse, som har anvendelser i fødevarer og industri.

Modificerede afgrøder kan også bidrage til at reducere dødsfald som følge af underernæring, som er ansvarlig for næsten halvdelen af ​​alle dødsfald i hele verden hos børn under 5 år.

Forskere kan potentielt bruge CRISPR-Cas9 til at skabe nye sorter af mad, der er skadedyrsbestandige, tørkehæmmende eller indeholder flere mikronæringsstoffer.

En fordel ved CRISPR-Cas9 sammenlignet med traditionelle planteavlsmetoder er, at det tillader forskere at indsætte et enkelt gen fra en relateret vild plante til en domesticeret sort uden andre uønskede træk.

Genredigering i landbruget kan også bevæge sig hurtigere end forskning hos mennesker, fordi der ikke er behov for år med laboratorieundersøgelser af dyr, dyr og mennesker.

"Selv om planter vokser temmelig langsomt," sagde Hochstrasser, "det er virkelig hurtigere at få [genetisk manipulerede planter] ud i verden end at lave et klinisk forsøg hos mennesker. "

Sikkerhed og etiske bekymringer

CRISPR-Cas9 er et kraftfuldt værktøj, men det rejser også flere bekymringer.

"Der er meget diskussion lige nu om, hvordan man bedst kan opdage såkaldte" off-target-effekter ", siger Hochstrasser. "Dette er hvad der sker, når [Cas9] -proteinet skærer et sted, der ligner hvor du vil have det til at skære. "

Off-target nedskæringer kan føre til uventede genetiske problemer, der får et embryo til at dø.En redigering i det forkerte gen kunne også skabe en helt ny genetisk sygdom, der ville blive overført til kommende generationer.

Selv ved at bruge CRISPR-Cas9 til at ændre myg og andre insekter øges sikkerhedshensynet - ligesom hvad der sker, når du foretager storskala forandringer i et økosystem eller et træk i en befolkning, der går uden for kontrol.

Der er også mange etiske problemer, der følger med at ændre menneskelige embryoner.

Så vil CRISPR-Cas9 hjælpe med at løse sygdomsverdenen?

Der er ingen tvivl om, at det vil gøre en stor dent i mange sygdomme, men det er usandsynligt at helbrede dem alle sammen snart.

Vi har allerede værktøjer til at undgå genetiske sygdomme - som tidlig genetisk screening af fostre og embryoner - men disse er ikke universelt anvendte.

"Vi undgår stadig masser af genetiske sygdomme, fordi mange mennesker ikke ved, at de har mutationer, der kan arves," sagde Hochstrasser.

Nogle genetiske mutationer sker også spontant. Dette er tilfældet med mange kræftformer, der skyldes miljømæssige faktorer som UV-stråler, tobaksrøg og visse kemikalier.

Folk foretager også valg, som øger risikoen for hjertesygdomme, slagtilfælde, fedme og diabetes.

Så medmindre forskere kan bruge CRISPR-Cas9 til at finde behandlinger for disse livsstilssygdomme - eller genetisk manipulere folk til at stoppe med at ryge og begynde at cykle til arbejde - disse sygdomme vil blive ved i det menneskelige samfund.

"Sådanne ting skal altid behandles," sagde Hochstrasser. "Jeg tror ikke, det er realistisk at tro, at vi nogensinde ville forhindre enhver sygdom i et menneske. ”