_ După un deceniu, editarea genelor CRISPR este o „revoluție în curs”. Ce ne rezervă viitorul?

În mod obișnuit, inovațiile medicale durează 17 ani din momentul în care un bec se stinge în capul unui om de știință până când prima persoană beneficiază.

Dar din când în când, o idee este atât de puternică și atât de profundă, efectele ei sunt simțite mult mai repede.

Așa a fost cazul editării genelor CRISPR, care sărbătorește a 10-a aniversare luna aceasta. A avut deja un impact substanțial asupra științei de laborator, îmbunătățind precizia și accelerând cercetarea și a condus la studii clinice pentru o mână de boli rare și cancere.

În următorul deceniu, prevăd oamenii de știință, CRISPR va oferă multiple tratamente medicale aprobate și pot fi folosite pentru a modifica culturile, făcându-le mai productive și mai rezistente la boli și schimbări climatice.

„Este o revoluție în curs”, a spus dr. Eric Topol, cardiolog care a fondat Scripps Research Translational Institute, unde este director.

Ascensiunea CRISPR este „de neegalat și de neegalat” în știință, a adăugat Brad Ringeisen, directorul executiv al Innovative Genomics Institute de la Universitatea din California, Berkeley . „S-a schimbat modul în care facem biologie.”

În natură, bacteriile folosesc sistemele CRISPR pentru a identifica și a dezactiva genele virușilor atacatori.

Perspectiva științifică a fost că acest sistem imunitar bacterian , un acronim pentru „clustered regularly interspaced short palindromic repetă”, ar putea fi reutilizat pentru a edita celule de plante, animale și oameni.

CRISPR are capacitatea de a găsi un anumit loc într-o catenă de ADN și de a crea un tăiați, adăugați sau schimbați o „litera” genetică sau chiar un cuvânt.

„Este cu adevărat minunat”, a spus Fyodor Urnov, editor de gene la Institutul de genomică inovatoare de la Universitatea din California Berkeley. „A funcționat în fiecare cadru biologic în care a fost plasat. Imaginați-vă pe cineva care poate fi un interpret stelar într-o trupă de heavy metal și o orchestră simfonică.”

La sfârșitul lunii iunie 2012, biochimiștii Jennifer Doudna și Emmanuelle Charpentier a publicat o lucrare care descrie modul în care funcționează CRISPR pentru a edita genele. (Perechea a câștigat un Premiu Nobel pentru chimie în 2020 pentru descoperirea lor.) În ianuarie 2013, alte două grupuri de cercetători de la Harvard și MIT au arătat că ar putea folosi CRISPR pentru a edita celulele mamiferelor.

Anterior acest articol. lună, Doudna, profesor la Universitatea din California, Berkeley, a publicat o lucrare în revista Science, menționând progresul pe care CRISPR a adus până acum și promisiunea sa continuă.

„CRISPR a parcurs un drum lung în doar 10 ani, mai departe decât mi-aș fi putut imagina când lucrarea noastră a fost publicată pentru prima dată”, a spus ea într-un e-mail de continuare. „În fiecare an, vedem mai multe studii clinice pentru terapiile CRISPR și noi aplicații.”

Editarea genelor a existat înainte de CRISPR, dar nu a fost la fel de eficientă. CRISPR este ușor de utilizat, rapid și permite mult mai multă precizie în editări decât tehnologiile anterioare, au spus mai mulți experți.

„Există multe cazuri în care fără CRISPR, viața noastră de oameni de știință ar fi mult mai dificilă.” a spus Beverly Davidson, neurolog la Spitalul de Copii din Philadelphia.

CRISPR este adaptabil și precis, simplificând multe activități de laborator, a spus ea. Chiar și studenții din laboratorul ei pot fi pregătiți cu ușurință pentru a face CRISPR să funcționeze.

CRISPR poate avea în continuare efecte în afara țintei - lovirea genelor care nu au fost intenționate - dar riscul este mult mai mic decât în ​​cazul altor instrumente de editare .

Asta explică și de ce domeniul editării genelor se mișcă lent și deliberat, a spus dr. John Leonard, președinte și CEO al Intellia Therapeutics, care dezvoltă tratamente bazate pe CRISPR pentru boli rare și cancer. Munca neglijentă ar putea duce la cancer sau alte probleme.

„Nimeni nu vrea să facă o greșeală care să afecteze potențialul, pentru că potențialul este atât de extraordinar”, a spus Leonard.

CRISPR are potențialul de a îmbunătăți tratamentul cancerului prin creșterea sistemului imunitar.

Din 2016, este utilizat în studiile efectuate pe pacienți cu cancer de sânge, modificându-și propriile celule imunitare în afara organismul să lanseze un atac imunitar asupra cancerului.

Această abordare, numită CAR-T, s-a dovedit eficientă împotriva mai multor tipuri de cancer de sânge.

Până în prezent, CAR-T a avut care urmează să fie făcut pentru fiecare pacient în parte, costând bani și timp pe care persoana nu o are.

Caribou Biosciences lucrează la o versiune „disponibilă” a tratamentului, care va fi ținută într-un congelator pentru următorul pacient care are nevoie de el, a spus Rachel Haurwitz, CEO al companiei, președinte și co-fondator cu Doudna. Acest lucru ar reduce săptămâni de timp de pregătire și costuri potențiale.

În primul său studiu clinic, șase pacienți cu limfom non-Hodgkins nu au avut cancer detectabil după o singură doză de terapie, a spus Haurwitz.

Peste 6.000 de boli rare moștenite sunt cauzate de o singură „greșeală de ortografie” genetică. Pentru acestea, CRISPR oferă posibilitatea de a tăia gena defectuoasă, de a mări o altă genă sau de a elimina „litere” genetice care cauzează probleme.

Prima terapie genetică pentru drepanocită, bazată pe un CRISPR snip, este de așteptat să fie aprobat mai târziu în acest an.

Cu alte boli, „este mai greu să dezvolți o singură foarfecă pentru a trata toate aceste mutații”, a spus dr. Tippi MacKenzie, pediatru și fetal. chirurg la Universitatea din California San Francisco.

Boala Pompe, de exemplu, care slăbește inima și mușchii scheletici și poate fi fatală, are 100 de variante diferite, fiecare dintre ele ar avea nevoie de o modificare genetică diferită pentru a le corecta, a spus MacKenzie, care conduce, de asemenea, Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research la UCSF.

Cercetătorii trebuie fie să găsească o modificare genetică pe care o pot face care să corecteze multe variante, fie să găsească o modalitate pentru a dezvolta rapid o editare specifică fiecărei persoane cu boală.

În propria w Ok, MacKenzie dezvoltă abordări de editare genetică care pot fi utilizate pe un făt la sfârșitul celui de-al doilea sau al treilea trimestru de sarcină, abordând boli care sunt mai ușor de tratat in utero și ar cauza rău dacă i se permite copilului să se dezvolte în continuare.

Editarea unui făt ar corecta o boală, dar nu ar fi transmisă niciunui copil pe care copilul ar urma să-i aibă.

„Există multiple avantaje în tratarea bolilor înainte de naștere”, a spus MacKenzie.< /p>

Potențialul utilizării CRISPR pentru îmbunătățirea culturilor este „remarcabil”, a spus Ringeisen, și ar putea ajuta la asigurarea hranei pentru miliarde de oameni, chiar dacă schimbările climatice amenință cu mai multe inundații, secete și boli.

Culturile modificate genetic sunt încă în mare parte teoretice, dar câteva au ajuns recent pe piață.

Parte din acestea sunt tehnologice și o parte este acceptarea consumatorilor, a spus Zachary Lippman, biolog de plante și genetician la Cold Spring Harbor Laboratory. pe Long Island, New York.

Plantele care sunt modificate genetic pot să nu fie, din punct de vedere tehnic, „modificate genetic organisme dezvoltate” în sensul clasic. OMG-ul a fost definit ca să se refere la transferul de gene de la o specie la alta, ca un pește care conferă unei plante o nouă abilitate.

Editarea genelor, dimpotrivă, amplifică o abilitate care era deja prezentă în ADN-ul și genele unei plante. plante sau o specie înrudită, făcând-o mai rezistentă la căldură sau boli, o creștere mai rapidă sau capabilă să fie plantată mai dens, de exemplu, a spus Lippman. Acestea sunt schimbări pe care domesticirea plantelor sălbatice sau reproducerea le-a realizat deja, a spus el, deși este prea devreme pentru a ști dacă publicul le va accepta.

Propria lucrare a lui Lippman se concentrează pe roșii. Recent, el a editat gene 10 soiuri de plante de roșii cireși și struguri cu creștere înaltă pentru a crea versiuni pitice care nu au nevoie de mișcare. I-a luat 18 luni pentru a face cele trei editări necesare.

Rămâne de văzut dacă companiile vor investi timpul și efortul în acest tip de muncă pentru alte culturi, a spus Lippman. O companie care produce o soia tolerantă la secetă ar putea să-și majoreze prețurile cu 20%, dar acea soia nouă trebuie încă să concureze cu o soia cultivată fără CRISPR. În plus, culturile care funcționează bine într-un mediu vor avea probabil nevoie de modificări diferite pentru a funcționa în altul.

„La sfârșitul zilei, acesta nu este un panaceu” care va transforma producția de culturi sau va permite omenirii să supraviețuiască schimbările climatice, a spus Lippman. „Acesta devine încă un instrument în setul de instrumente a ceea ce folosește deja reproducerea convențională și modernă.”

Cea mai mare controversă care implică CRISPR a avut loc în noiembrie 2018, când savantul chinez He Jiankui a folosit pentru prima dată instrument de editare genetică pentru a edita embrioni umani.

Majoritatea oamenilor de știință și eticienilor în domeniul medical susțin ideea de a folosi editarea genelor pentru a îmbunătăți viața cuiva cu o boală teribilă. Dar se retrag îngroziți la conceptul de editare a genomului unui embrion uman, făcând o schimbare care va fi transmisă de-a lungul generațiilor.

„Nu știm suficient despre biologia umană pentru a face schimbări de inginerie genetică. în numele celui nenăscut”, a spus Leonard de la Intellia Therapeutics. Practic, toate afecțiunile care ar putea beneficia de o astfel de editare pot fi tratate sau prevenite în alt mod. „Nici un nenăscut nu poate fi de acord să li se facă aceste proceduri.”

Actorii necinstiți ar putea încă să lucreze în acest domeniu, încercând să facă „bebeluși de designer”, dar știința și afacerile de masă se concentrează pe rezolvarea problemelor presante. probleme medicale și sociale, a spus el și alții.

Alte două provocări majore se confruntă cu CRISPR înainte ca acesta să poată obține acceptarea pe scară largă ca terapie medicală: reducerea costului său astronomic și găsirea modului de a efectua modificări genetice la mai multe organe și celule.

Livrarea „este blocajul pe care, dacă îl putem deschide, vom putea realiza un potențial mult mai larg de editare a genelor”, a spus Feng Zhang, care a ajutat să demonstreze utilitatea CRISPR în celulele de mamifere.

Până acum, majoritatea editărilor CRISPR au fost în sânge, care poate fi editat în afara corpului; în ochi, care este relativ ușor de vizat; sau în ficat, unde multe celule ajung pe măsură ce sunt curățate de organism.

Faptul că chiar și aceste zone pot fi atinse este o dovadă a altor progrese științifice și a unei înțelegeri mai profunde a biologiei bolilor de peste ultimul deceniu, a spus Zhang de la Broad Institute of Harvard și MIT, un centru de cercetare biomedicală. CRISPR este acum livrat organismului în interiorul unor viruși inofensivi sau mingi minuscule de grăsime – două metode care s-au îmbunătățit în ultimul deceniu.

Încă rămâne o provocare să furnizezi molecule mari în ambalaje atât de mici. Acest lucru face deosebit de dificilă tratarea tulburărilor neurologice, cum ar fi boala Huntington, a spus Davidson.

„Este o problemă de livrare a tuturor mașinilor către celulele potrivite, la momentul potrivit, pentru durata corespunzătoare”, a spus ea. .

Costul rămâne un obstacol pentru CRISPR și alte abordări de editare a genelor.

O terapie pentru adulți cu hemofilie, aprobată de FDA la sfârșitul anului trecut, costă aproximativ 3,5 milioane de dolari pentru o singură terapie. timp de tratament.

Trei sute de milioane de oameni din întreaga lume suferă de boli cauzate de o singură genă, a spus Urnov, iar marea majoritate nu trăiesc în țări cu sisteme de sănătate bine dezvoltate. „Vrem un viitor în care fiecare dintre aceste tratamente să fie de 3 milioane de dolari și apoi să putem calcula imediat unde poate fi disponibil și pentru cine?”

Leonard a spus că un tratament unic duce la o vindecare „ poate fi incredibil de eficient din punct de vedere economic.”

Dar costurile sunt o preocupare secundară în acest moment, care se așteaptă să scadă pe măsură ce procesele de producție și alte procese se îmbunătățesc și cererea crește. „Mai întâi trebuie să începem cu inovația și apoi să rezolvăm accesul”, a spus el.

Cercetătorii speră că într-o zi vor putea edita în mod fiabil mai multe gene simultan, permițând CRISPR să abordeze boli mai comune și complexe.

George Church, care a fost coautor al uneia dintre aceste lucrări. cu un deceniu în urmă, a spus că a reușit deja să facă până la 24.000 de modificări într-o singură celulă și că lucrează pentru a face 1 milion.

Church, un genetician de la Harvard Medical School care împinge întotdeauna marginea a ceea ce este posibil , speră să restabilească mamutul lânos cu o astfel de editare genetică multiplex, precum și să ajute oamenii să devină rezistenți la virușii periculoși.

Ringeisen ar dori să poată crește sau reduce genele care reglează inflamația, potențial tratând boli. precum Parkinson sau Alzheimer. În agricultură, el are în vedere plantele și microbii de editare genetică pentru a capta carbonul și pentru a reduce încălzirea globală.

Zhang a spus că ar dori să folosească editarea genelor pentru a restabili celulele la o stare mai tânără și mai sănătoasă. Scopul, a spus el, nu ar fi acela de a ajuta oamenii să trăiască pentru totdeauna, ci de a-și îmbunătăți sănătatea cât timp sunt în viață.

Iar Urnov prevede o zi în care chiar și bolile complexe, cum ar fi bolile de inimă, pot fi evitate prin modificarea genetică. .

„Mi-ar plăcea un viitor în care să folosim CRISPR pentru a preveni boala înainte de a începe”, a spus el.

(c)2023 USA Today

Distribuit de Tribune Content Agency, LLC.

(Fluierul)