Bioteknologi
Yale præsenterer Cas12a-baseret gennembrud for multi-gen CRISPR-redigering
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Udvidelse af CRISPR’s potentiale
Siden opdagelsen har CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), som vandt 2020 Nobelprisen i kemi, revolutioneret medicin og bioteknologi.
Kilde: Nobel Prize
CRISPR muliggør målrettede ændringer af specifikke genetiske sekvenser, men det fjerner ikke risikoen for uønskede mutationer. FDA‑vejledning kræver vurdering af off‑target‑redigering og andre utilsigtede genomændringer.
Dette er vigtigt, da urettet genindsættelse er blevet forbundet med store problemer, især kræftrisici, hvilket gør deres terapeutiske brug vanskelig og kontroversiel.
CRISPR kan anvendes på flere måder til at afbryde et allerede eksisterende gen, slette en specifik sekvens eller redigere/indsætte den korrekte genetiske sekvens.
Dette udviklede til et medicinsk gennembrud med FDA‑godkendelse af den første CRISPR‑baserede terapi i 2023, udviklet af CRISPR Therapeutics for genetiske blodsygdomme (følg linket for en dedikeret rapport om CRISPR Therapeutics).
CRISPR er ikke begrænset til at redigere ét gen ad gangen: multiplex‑Cas9‑redigering blev demonstreret i 2013. Design og levering af pålidelige multi‑gen‑interventioner er dog stadig udfordrende.
Yale‑studiet tilføjer et Cas12a‑baseret muse‑værktøjssæt til at studere flere gener samtidigt; det etablerer ikke den første multiplex‑CRISPR‑metode eller demonstrerer en behandling hos mennesker.
Det var et gennembrudsstudie, der samlede et enormt hold af forskere: ikke færre end 37 personer er nævnt som forfattere af studiet1 publiceret i Nature Biomedical Engineering under titlen “Cas12a‑knock‑in mus til multiplex‑genomredigering, sygdomsmodellering og immun‑celle‑engineering”.
Det kan hjælpe med at generere nye sygdoms‑ og behandlingsmodeller, såsom genetiske sygdomme i leveren, lungekræft og hudkræft, og fremskynde yderligere forskning på området.
De mange CRISPR‑systemer
Når CRISPR diskuteres, enten i forbindelse med den oprindelige Nobelpristagende opdagelse eller de allerede FDA‑godkendte terapier, er det faktisk CRISPR‑Cas9, der tales om.
“Cas”‑delen af systemet er proteinet, der er ansvarligt for at klippe DNA‑strengen og udføre selve genredigeringen, styret af en RNA‑streng. Der studeres mange andre Cas‑proteiner, og sandsynligvis vil flere blive opdaget.
Kilde: YourGenome
Det kan på længere sigt endda blive almindeligt, at forskere blot designer skræddersyede Cas‑systemer, især med “OpenCRISPR‑1”, en open‑source AI designet til at skabe et tilpasset CRISPR‑system til specifikke situationer. En computersimulering kaldet CREME (Cis‑Regulatory Element Model Explanations) kan også hjælpe med bedre forståelse af, hvordan CRISPR‑systemer optimeres.
Cas12a er et andet omfattende undersøgt CRISPR‑system med nyttige egenskaber for multiplex‑redigering.
CRISPR‑Cas12a
Siden vi først diskuterede det i 2023, er der gjort store fremskridt inden for Cas12a‑teknologien.
CRISPR‑Cas12a er et andet system end Cas9 på flere måder:
- Giver alternative klippe‑steder i forhold til, hvad Cas9 kan gøre.
- Problemer, der er svære at løse med Cas9, kan være mulige med Cas12.
- Den klipper DNA på en måde, der efterlader et “klæbrigt” DNA‑stykke i stedet for den “flade” klipning fra Cas9 og kan klippes flere gange.
- Dette resulterer i en højere sandsynlighed for genredigering.
- Der er ingen grund til en transaktiverende crRNA (tracrRNA) for Cas12a, i modsætning til Cas9. På grund af den mindre størrelse vil den tillade lettere multiplex‑genomredigering.
- Mere end ét gen kan modificeres samtidigt med Cas12a.
Kilde: Wikipedia
Det er netop denne seneste egenskab ved Cas12a, der har vakt størst interesse hos biologer, da mange sygdomme eller genetisk engineering kræver flere gen‑redigeringer, -indsættelser og/eller -sletninger.
Både Cas9 og Cas12a kan understøtte multiplex‑redigering. Egnethed for en bestemt sygdom afhænger af levering, redigeringseffektivitet og sikkerhed, snarere end en kategorisk manglende evne hos Cas9 til at modificere flere gener.
Samtidig bliver det tydeligt, at CRISPR har potentiale langt ud over at kurere sjældne genetiske sygdomme, med neurologi, kræft (onkologi) og metaboliske problemer som de mest sandsynlige områder, der kan forbedre eller redde livet for titusinder af mennesker.
Kilde: ARK Invest
Nogle foreslåede terapier kan drage fordel af at modificere flere gener, men den nødvendige tilgang afhænger af sygdommen og behandlingsdesignet.
Yales Cas12a‑studie
Forskellige mål
Før vi udfører multi‑gen‑redigering på mennesker, skal vi først have en bedre forståelse af virkningen af en så aggressiv intervention på genomet.
Yale‑forskerne brugte laboratoriemus til genetisk at konstruere immunceller, herunder CD4+ og CD8+ T‑celler, B‑celler og knoglemarvs‑afledte dendritiske celler. De modificerede også kræftrelaterede gener og levervæv in‑vivo.
CRISPR‑genredigeringsmaterialet blev leveret til hvert mål med retrovirale vira, adeno‑associerede vira og lipid‑nanopartikler, henholdsvis.
For at udvide metodens muligheder brugte de også 2 varianter af Cas12a.
Kontrol af effektivitet
Først associerede forskerne mutationen med et fluorescerende protein for at kontrollere, om den blev udført korrekt.
Derefter undersøgte de, hvordan genredigeringseffektiviteten varierede afhængigt af de målrettede organer. Det viste sig, at lever, hjerne, nyre og lunger var blandt de letteste at opnå et højt niveau af in‑vivo genredigering i.
Dette giver meget lovende resultater, da disse organer er de vigtigste for de centrale medicinske mål for fremtidige CRISPR‑terapier.
Praktisk potentiale
Da konceptet var bevist at have potentiale, gik forskerne videre til at teste anvendelser af modificering af immunceller og kræftceller.
For immunceller var transformations‑effektiviteten, målet for hvor mange af de eksponerede celler der blev genetisk modificeret, bemærkelsesværdigt høj og nåede op på 90‑100%.
Et andet bemærkelsesværdigt resultat, og et absolut krav for enhver potentiel anvendelse af in‑vivo‑terapier, er en meget høj andel af on‑target‑mutationer. Det betyder, at kun det tilsigtede gen modificeres, og meget få off‑target‑redigeringer forekommer.
DAKO
Ved at skubbe mulighederne for CIRSPR‑Cas12a‑teknologien endnu længere udviklede forskerne et nyt dual‑gen‑aktiverings‑og‑knockout‑system (DAKO).
Dette betyder, at en enkelt behandling senere kan deles og producere både aktivering af ét gen og undertrykkelse af et andet på én gang.
Dette er et vigtigt skridt for at modificere celler med komplekse biokemiske mekanismer, for eksempel et protein der aktiverer en mekanisme og et andet som undertrykker den. Ved at udføre DAKO‑genredigering bliver det muligt både at booste den ønskede aktivitet ud over normale niveauer og fjerne systemet, der ville hæmme denne ønskede effekt.
Da uønskede eller dårligt styrede retro‑kontroller ofte er en hovedårsag til, at genredigering ikke fungerer som håbet, kan dette DAKO‑system vise sig at være en revolution, især inden for onkologi, neurologi og metaboliske behandlinger.
Dyremodeller
Dette nye genredigeringssystem med Cas12a kan være lige så præcist som Cas9, men kan udføre flere redigeringer på én gang, og disse redigeringer kan både være aktivering og undertrykkelse af gener.
Det gør det til et perfekt system til at skabe en ny biologisk model, hvor biologer kan teste deres hypoteser.
Sådanne dyremodeller er meget vigtige for at teste potentielle behandlinger eller bedre forstå komplekse sygdomme. Så selvom ingen terapi baseret på Cas12a nogensinde når markedet, betyder dette alene, at denne CRISPR‑variant vil have en stor indflydelse på fremtidig biotek‑forskning.
Fremtidige perspektiver
Da studiet viste, at intensiteten af genredigeringen kan variere kraftigt afhængigt af organet, er det sandsynligt, at yderligere forbedringer kan opnås.
Et centralt element vil sandsynligvis være at teste nye vektorer for genredigeringssystemet, enten andre vira eller andre lipid‑nanokapsler. Især bedre vektorer for de organer, der er mindst påvirket, vil være nødvendige for specifikke studier eller sygdomme.
På længere sigt vil genredigeringsterapier for komplekse sygdomme som kræft og neurologiske lidelser sandsynligvis bruge et system, der ligner dette Cas12a‑system, snarere end den “traditionelle” mono‑gen‑Cas9.
Cas12a‑virksomhed
Editas
EDIT Prisdiagram
Editas blev grundlagt af CRISPR‑Cas9‑medopdageren Jennifer Doudna. Editas startede med at arbejde med Cas9, men fokuserer nu på en proprietær version af Cas12a, de har udviklet: AsCas12a.
Du kan læse mere om Cas12a’s unikke egenskaber i vores dedikerede artikel “What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter?”.
Kilde: Editas
Du kan også læse en oversigt over alle Jennifer Doudna’s virksomheder i den tilsvarende artikel “Top Jennifer Doudna Companies to Watch.”
Editas fokuserer på seglcelleanæmi (SCD) og beta‑thalassæmi, to sygdomme hvor de mistede kapløbet om første behandlingsgodkendelse til konkurrenterne CRISPR Therapeutics og BlueBirdBio.
Generelt er SCD‑programmet (for nylig omdøbt reni‑cel) blevet forsinket flere gange, hvilket har skabt bekymring blandt investorer, og er siden blevet omorienteret mod in‑vivo‑terapi for at adskille det fra allerede godkendte SCD‑behandlinger.
Alligevel ejer Editas betydelige patenter på CRISPR‑Cas12, som er blevet brugt af forskere ved University of New South Wales, Australien, til at udvikle en COVID‑19‑strimtest, hvilket illustrerer teknologiens potentiale ud over genredigering.
Editas underskrev i 2023 en $50 M‑aftale med Vertex for at bruge Editas’ Cas9‑IP.
Editas fokuserer på andre CRISPR‑versioner end den “klassiske” CRISPR‑Cas9, og deres forsknings‑IP kan komme til nytte i etableringen af partnerskaber og generering af indtægter uden et FDA‑godkendt produkt, ud over en likviditetsreserve der strækker sig til 2026.
Da Cas12a ser ud til at blive stadigt mere anerkendt som en best‑in‑class‑metode for multi‑gen‑redigering, kan Editas’ ekspertise og pipeline‑fokus på denne CRISPR‑variant vise sig at være et vindende satsning på længere sigt.
(Du kan læse mere om CRISPR virksomheder i vores tilsvarende artikel “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”.)
Seneste om Editas
Studier refereret:
1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Cas12a‑knock‑in mus til multiplex‑genomredigering, sygdomsmodellering og immun‑celle‑engineering. Nat. Biomed. Eng (2025). https://www.securities.io/top-jennifer-doudna-companies-to-watch/
