CRISPR 2.0: nová vlna genových editorů míří do klinických studií

Necelý měsíc po prvním schválení terapie editace genomu pomocí CRISPR-Cas9 na světě vědci doufají, že tento týden získá terapie druhé povolení – tentokrát od Spojených států, které jsou známé svými přísnými regulačními orgány.

Terapie, kterou britské regulační orgány schválily 16. listopadu, vyřazuje gen jako prostředek léčby genetické poruchy krve zvané srpkovitá choroba. Řada dalších terapií CRISPR-Cas9, které fungují na stejném principu, je v klinických zkouškách jako léčba řady onemocnění.

Jakkoli jsou tyto terapie sofistikované, jsou teprve na začátku.

„Máme tendenci je nazývat první generací editace genomu,“ říká Keith Gottesdiener, výkonný ředitel společnosti Prime Medicine v Cambridge ve státě Massachusetts, která vyvíjí terapie editace genomu. „Dokážou některé pozoruhodné věci, ale jsou poměrně omezené.“

Nyní se však objevují nové systémy založené na CRISPR, které tato omezení překonávají. Tyto systémy upravují DNA s větší přesností a všestranností, než jaké dokázaly dosáhnout původní editory genomu. A mohou provádět změny, například zapínat geny, které původní nástroje nemohly. Regulační schválení klasického CRISPR-Cas9 „připravuje půdu“ pro další generaci technik editace genomu, říká Marianne Carlonová, odbornice na plicní choroby z Laboratoře respiračních chorob a hrudní chirurgie na KU Leuven v Nizozemsku.

Editace genomu nabízí možnost opravit mutace způsobující cystickou fibrózu, která postihuje plíce a trávicí systém. K tomu jsou však klasické přístupy CRISPR-Cas9 málo použitelné: Gottesdiener říká: „CRISPR umí mnohem lépe věci ničit než opravovat.“

Místo toho Carlon zkoumá léčbu cystické fibrózy, která využívá metodu zvanou editace bází, která dokáže měnit jednotlivá písmena DNA neboli báze – například přeměnit A na G nebo C na T. Editace bází se opírá o enzym Cas9 používaný v původním systému CRISPR, který tyto změny cílí na správné místo. Na rozdíl od starého CRISPR-Cas9 však editace bází obvykle neřeže obě vlákna DNA v daném místě. Namísto toho Cas-9 navádí jiné enzymy na vybrané místo, kde se mohou pustit do práce potřebné ke změně bází DNA.

Terapie editace bází se již používají v prvních klinických studiích, včetně léčby vysoké hladiny cholesterolu a jedné formy leukémie. Pozoruhodná přesnost této techniky je však spojena s nepružností: lze ji použít pouze ke změně určitých sekvencí DNA a nelze do genomu vkládat kusy DNA.

V příštím roce plánuje společnost Prime Medicine požádat americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv o povolení zahájit klinické zkoušky léčby chronického granulomatózního onemocnění, genetické poruchy imunitního systému, pomocí primární editace.

Výzkumníci mezitím posouvají hranice této techniky a vymýšlejí způsoby, jak do cílových míst genomu vkládat stále větší a větší kusy DNA. Omar Abudayyeh, biologický inženýr z Massachusettského technologického institutu v Cambridgi, říká, že to otevírá cestu k nahrazení celých genů, což usnadňuje vývoj terapie pro léčbu genetických poruch, jako je cystická fibróza, která může být způsobena mnoha různými mutacemi v rámci určitého genu. Namísto navrhování terapií, které by opravovaly jednotlivé mutace, by jednoho dne mohlo být možné nahradit vadnou kopii genu novou.

„Pak byste měli lék, který by byl použitelný pro každého jednotlivého pacienta s touto nemocí,“ říká. „Všichni pracují na různých způsobech, jak toho dosáhnout.“

Kromě změny samotné sekvence genu mohou systémy CRISPR měnit i způsob, jakým se geny projevují, a to změnou „epigenomu“, včetně řady chemických modifikací DNA, které mohou ovlivnit aktivitu genů.

Technologie zaměřené na epigenom nepostupují tak rychle jako editace bází. Částečně je to proto, že vědci předpokládali, že úpravy epigenomu budou během buněčného dělení vymazány, říká Derek Jantz, vědecký ředitel společnosti Tune Therapeutics v Durhamu v Severní Karolíně. „To je běžná mylná představa,“ říká. „Ale epigenetika je velmi dlouhodobá.“

Dlouhodobý účinek by mohl dát úpravě epigenomu výhodu oproti některým lékům na bázi RNA, které se musí každých několik týdnů nebo měsíců znovu podávat. A skutečnost, že léčba nezahrnuje změnu DNA, zmírňuje obavy o bezpečnost, které mají regulační orgány ohledně léčby pomocí CRISPR-Cas9, říká Jantz.

Podle Lei Stanleyho Qi, syntetického biologa ze Stanfordovy univerzity v Kalifornii, je tento objev také příkladem toho, jak by lepší porozumění epigenomu mohlo posunout tyto léčebné postupy kupředu a řešit nemoci, které jiné formy editace pomocí CRISPR nedokážou. Tune například doufá, že se editace epigenomu využije k léčbě infekcí virem hepatitidy B, a to umlčením virové DNA, která může v buňkách přetrvávat i po antivirové léčbě.

Ačkoli jsou takové aplikace na hony vzdálené editaci CRISPR-Cas9 použité v prvním schváleném léku CRISPR, schválení regulačních orgánů pomáhá etablovat editaci na bázi CRISPR jako životaschopný způsob léčby nemocí, říká Qi. To by zase mohlo posílit zájem o úpravu epigenomu. „Toto schválení je obrovská věc,“ říká. „Poté se asi dostaneme na zrychlenou trať.“