CRISPR może zrobić więcej niż edycja genów

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) jest najbardziej znany jako narzędzie inżynierii genetycznej, a ostatnio także jako narzędzie do leczenia chorób genetycznych, takich jak anemia sierpowata. Wiele z tych zastosowań badamy w naszym artykule „Od ślepoty do substytutów mięsa: edycja genów CRISPR nadal daje obiecujące wyniki”.

Cechą charakterystyczną CRISPR jako narzędzia genetycznego jest jego zdolność do precyzyjnego dopasowywania i identyfikowania konkretnych sekwencji genetycznych.

Tę dokładność wykorzystuje się obecnie do testowania chorób i może ona okazać się łatwiejsza w użyciu i bardziej opłacalna niż powszechniejsze testy PCR.

Naukowcy z Szeroki InstytutMIT i Uniwersytet Princeton ogłosił wydanie testu paskowego opartego na technologii CRISPRpotrafi odróżnić dwa główne typy grypy sezonowej, grypę A i B, a także podtypy grypy sezonowej H1N1 i H3N2.

Źródło: Broad Institute

Jak to działa?

Technologia była po raz pierwszy opracowano w 2020 r. pod nazwą SHINE (Streamlined Highlighting of Infections to Navigate Epidemics). Zostało to zbudowane na podstawie wcześniej opracowanej metody testowej opartej na CRISPR, SHERLOCK (Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing). Podczas gdy SHERLOCK był wydajny, wieloetapowość metod zwiększała ryzyko błędów i błędnego odczytu.

Źródło: Nature

Nowa metoda SHINE może wykrywać wirusy zarówno za pomocą papierowego odczytu kolorymetrycznego, jak i odczytu fluorescencyjnego w probówce. Ponadto wyniki odczytu fluorescencyjnego można interpretować w sposób zautomatyzowany za pomocą towarzyszącej aplikacji na smartfony.

Dlaczego jest to ważne

Testy PCR są drogie i wymagają specjalistycznego sprzętu. W rezultacie testuje się tylko niewielką liczbę pacjentów (oczywiście poza warunkami pandemicznymi), zwykle tylko segment pacjentów odwiedzających szpital, a nie swojego lekarza rodzinnego.

Testy antygenowe są często stosowane jako alternatywa dla testów PCR, jednak są znacznie mniej wiarygodne i czułe.

Przy prawidłowej identyfikacji szczepu przy niskim poziomie kosztów i złożoności, lekarze mogliby na przykład zdecydować, czy użyć Oseltamiviru. Ten powszechny lek przeciwwirusowy jest skuteczny tylko w przypadku niektórych szczepów.

Innym zastosowaniem może być pomoc naukowcom w lepszym monitorowaniu wybuchów epidemii poprzez szybkie testy w terenie.

CRISPR przewyższa poprzednie metody

Rozszerzenie metody SHINE na inne szczepy grypy w 2024 r. ma na celu zastąpienie obecnie stosowanej metody w laboratoriach patologicznych, zwłaszcza PCR.

Typowe metody diagnostyczne, takie jak reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR), wymagają długiego czasu przetwarzania, przeszkolonego personelu, specjalistycznego sprzętu i zamrażarek do przechowywania odczynników w temperaturze -80°C, podczas gdy SHINE można przeprowadzić w temperaturze pokojowej w ciągu około 90 minut. Obecnie test wymaga jedynie niedrogiego bloku grzewczego do ogrzania reakcji, a naukowcy pracują nad usprawnieniem procesu, mając na celu uzyskanie wyników w ciągu 15 minut.

Ogólnie rzecz biorąc, testy oparte na metodzie CRISPR mogłyby okazać się skuteczniejsze z praktycznego i komercyjnego punktu widzenia, a ostatecznie zastąpić PCR w testowaniu bardzo zmiennych wirusów, takich jak grypa czy koronawirusy.

Następne wirusy w kolejce

Nadchodząca wersja testów paskowych opartych na metodzie CRISPR zostanie prawdopodobnie rozszerzona, tak aby można było ich używać do wykrywania wirusa grypy i jego szczepu, a także rozróżniania wirusów o podobnych objawach, takich jak koronawirusy i wirus grypy.

Innym pilnym tematem są szczepy ptasiej i świńskiej grypy. Choroby te sieją spustoszenie w gospodarstwach rolnych. Stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi, a nawet istnieje ryzyko wywołania nowej pandemii, jeśli wirusy te zaadaptują się ze swoich zwierzęcych gospodarzy na ludzi.

Ze względu na wcześniej udowodniony sukces w przypadku COVID, a teraz grypy, prawdopodobne jest, że testy oparte na CRISPR, takie jak SHINE, wkrótce staną się znacznie bardziej powszechne. Będzie to szczególnie przydatne w przypadku szybko ewoluujących wirusów, w których śledzenie rozprzestrzeniania się różnych szczepów ma kluczowe znaczenie, a w tym zadaniu paski antygenowe zwykle nie sprawdzają się najlepiej.

Firmy CRISPR

1. Ginkgo Bioworks

Firma produkuje organizmy na żądanie do konkretnych zastosowań. Obejmują one zastosowania biomedyczne oraz wiele programów przemysłowych i materiałoznawczych.

Posiada również duży segment bioasekuracji, który przeżywał rozkwit w czasie pandemii.

Firma Ginkgo Bioworks znacznie zdywersyfikowała swoje zastosowania dzięki licznym programom badawczym i partnerstwom:

Firma zarabia pieniądze najpierw otrzymując zapłatę za proces rozwoju, a następnie poprzez tantiemy od gotowego produktu.

Partnerstwa Gingko stale się rozszerzają, a wśród nich znajdują się:

Ginkgo Bioworks współpracuje również ze wszystkimi głównymi korporacjami rolniczymi, z których większość ma pewne interesy w produkcji biopaliw i mikrobiologii. Kilka z nich to Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta i inne.

Źródło: Gingko Bioworks

Doświadczenie Gingko w projektowaniu niestandardowych sekwencji genetycznych, a także w monitorowaniu bezpieczeństwa biologicznego, czyni go dobrym kandydatem do skorzystania z nowych metod testowania opartych na DNA.

Teraz, gdy testy oparte na technologii CRISPR okazały się realną alternatywą dla testów PCR (co stanowi ogromny rynek, nawet poza warunkami pandemicznymi), Gingko może wykorzystać swoje doświadczenie i partnerstwo, aby przejąć część tego rozwijającego się rynku.

2. Editas Medicine, Inc.

Editas zostało założone przez Jennifer Doudna, odkrywczynię CRISPR-Cas9. Editas zaczęło pracę z Cas9, ale teraz skupia się na zastrzeżonej wersji Cas12, którą sami opracowali: AsCas12a.

Więcej o unikalnych właściwościach Cas12a możesz przeczytać w naszym dedykowanym artykule „Czym jest CRISPR-Cas12a2 i dlaczego jest to ważne?”.

Podsumowując pokrótce, Cas12as jest wyjątkowy, ponieważ:

• Trudne do rozwiązania problemy z Cas9 mogą być możliwe do rozwiązania z Cas12a
• Daje to większe szanse na edycję genów niż w przypadku Cas9.
• Za pomocą CAs12a można modyfikować więcej niż jeden gen jednocześnie.

Przegląd wszystkich firm Jennifer Doudny można również przeczytać w odpowiednim artykule „Najlepsze firmy Jennifer Doudna, które warto obserwować.”

Editas zajmuje się niedokrwistością sierpowatokrwinkową (SCD) i beta-talasemią, 2 choroby, w których przegrała wyścig o pierwsze zatwierdzenie leczenia z konkurentami CRISPR Therapeutics i BlueBirdBio.

Mimo to Editas posiada znaczące patenty na CRISPR-Cas12, który został wykorzystany przez innych badaczy z University of New South Wales w Australii do opracowania testu paskowego na COVID-19 (test paskowy opracowany przez wspomnianych wcześniej badaczy z Broad Institute wykorzystywał CRISPR-Cas13).

Editas skupia się na innych wersjach CRISPR niż „klasyczna” CRISPR-Cas9, co może okazać się przydatne w szybkim wejściu na rynek testów paskowych CRISPR i wprowadzeniu na rynek (z partnerstwem lub bez) własnej wersji testów paskowych opracowanych przez badaczy z wiodących uniwersytetów.