21 lutego 2023 r

Od 1993 roku naukowcy wiedzieli, że choroba Huntingtona jest spowodowana powtarzającą się ekspansją genu huntingtyny, jednak ustalenie, jak naprawić ten defekt, nie było łatwe. Jedno podejście, hamujące ekspresję zmutowanego białka za pomocą antysensownych oligonukleotydów, jak dotąd nie powiodło się w próbach. W Nature Biomedical Engineering z 16 lutego naukowcy kierowani przez Shihua Li i Xiao-Jiang z Jinan University oraz Liangxue Lai z Chińskiej Akademii Nauk, obaj w Guangzhou w Chinach, argumentują za poprawieniem genu poprzez edycję CRISPR. W świńskim modelu HD pojedyncze wstrzyknięcie do mózgu wektora wirusowego zawierającego cząsteczki edytujące geny zmniejszyło ilość zmutowanego białka o połowę i poprawiło chód zwierzęcia kilka miesięcy później. Autorzy sugerują, że strategia zasługuje na dalsze badania.

Claire Clelland z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco zgodziła się. „Jednym z głównych pytań jest to, czy edycja CRISPR, która wygląda obiecująco u myszy, przeskaluje się do ludzkiego mózgu, który jest większy i bardziej złożony anatomicznie. Te dane wykazujące funkcjonalną korzyść motoryczną u dorosłych świń po terapii genowej są bardzo obiecujące” – napisała do Alzforum (pełny komentarz poniżej).

Olivier Danos z biotech REGENXBIO w Nowym Jorku również nazwał to podejście obiecującym i uważa świnię za dobry model ludzkiego mózgu i jego patologii. Powiedział jednak, że potrzebne są dalsze badania, aby ocenić skuteczność i bezpieczeństwo naprawy genów oraz upewnić się, że edycja genów nie wprowadziła translokacji lub innych rearanżacji chromosomów.

Autorzy wcześniej wygenerowali ten model zwierzęcy, zastępując endogenną huntingtynę u chińskich miniaturowych świń wersją zawierającą 150 powtórzeń CAG. Świnie z pukaniem straciły neurony prążkowia, rozwinęły się problemy z poruszaniem się i zmarły młodo, w wieku około 1 roku (Yan i in., 2018). Normalna długość życia tych mini-świnek wynosi 15 lat.

Aby sprawdzić, czy zmutowany gen można naprawić, pierwszy autor, Sen Yan z Jinan University, wstrzyknął wektor adenowirusowy niosący CRISPR/Cas9 do prążkowia sześciu świń w wieku 3 miesięcy, czyli w wieku, w którym po raz pierwszy wystąpiły objawy. Narzędzia do edycji genów wycięły rozszerzenie powtórzeń, zastępując je sekwencją 20-CAG. Różni się to od podejścia ASO, które tłumi ekspresję zmutowanej huntingtyny, ale nie koryguje mutacji w celu przywrócenia normalnej ekspresji.

Wstrzyknięcie CRISPR obniżyło stężenie zmutowanego białka huntingtyny w prążkowiu o połowę, co widać na podstawie Western blot przeprowadzonych pośmiertnie. W wieku 7 miesięcy leczone świnie chodziły i biegały lepiej niż nieleczone grupy kontrolne. Żyli też nieco dłużej, a jeden przeżył dwa lata przed śmiercią z powodu powikłań HD.

Prosty i wąski. Świnie leczone terapią genową (po lewej) chodziły wydajniej niż nieleczone grupy kontrolne (po prawej). [Courtesy of Yan et al., Nat Biomed Eng, 2023.]

Autorzy osiągnęli podobne wyniki, dostarczając wektor adenowirusowy nowonarodzonym świniom dożylnie przez żyłę w ich uchu. Wektor był szeroko dystrybuowany w mózgu. Ponownie, leczenie zmniejszyło zmutowaną huntingtynę o ponad połowę i poprawiło chód.

Niestety, technologia nie działała dokładnie tak, jak powinna. Naukowcy zsekwencjonowali DNA w próbkach prążkowia od każdej świni. To ujawniło, że niezależnie od drogi podawania, edycja genów stworzyła insercję lub delecję w genie huntingtyny, która zakłóciła ekspresję białka, zamiast zastąpienia genu zdrową wersją, w około dwóch trzecich komórek. Zasadniczo CRISPR zachowywał się funkcjonalnie jak ASO. Pożądana ukierunkowana wymiana nastąpiła w około 10 procentach komórek.

Naukowcy odkryli również rzadkie zmiany genetyczne poza celem, z około 0,5-procentowym wzrostem pojedynczych nukleotydów i wariantów strukturalnych w porównaniu z genomem typu dzikiego. Inne badania wykazały, że CRISPR może wprowadzać poważne błędy (aktualności z lipca 2018 r.).

Clelland powiedział, że efekty poza celem mogą stanowić problem. „Ten [low percentage] wciąż mogą to być tysiące zmian genetycznych” – zauważyła. „Ta dziedzina wymaga lepszych metod znajdowania i określania ilościowego obiektów poza celami oraz metryk w celu określenia profilu poza celem, który będzie bezpieczny i akceptowalny dla pacjentów”.

Technologia CRISPR weszła do badań klinicznych, takich jak badanie fazy 1 firmy Regeneron dotyczące obwodowej amyloidozy transtyretynowej. — Madolyn Bowman Rogers