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
Denne er fordi CRISPR er den første metode til genredigering, der tillader meget præcis målretning af en specifik genetisk sekvens, hvilket muliggør korrektion af genetiske fejl enten in vitro eller in vivo uden risiko for uønskede mutationer.
Dette er vigtigt, da urettet genindsættelse er blevet forbundet med store problemer, især kræftrisiko, hvilket gør deres terapeutiske anvendelse vanskelig og kontroversiel.
CRISPR kan anvendes på flere måder til at afbryde et allerede eksisterende gen, slette en specifik sekvens eller redigere/indsætte den rette genetiske sekvens.
Kilde: CRISPR Therapeutics [securities_stock_price_tag symbol="CRSP" exchange="NASDAQ"]
Dette udviklede sig 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).
Dog kan CRISPR-terapier og genetisk engineering kun modificere ét gen ad gangen og kan være svære at designe.
Således kan der åbnes en ny æra for CRISPR-teknologien, takket være forskernes arbejde ved Yale University, som har udviklet en ny CRISPR-metode, der kan modificere flere gener på én gang.
Det var en banebrydende undersøgelse, der samlede et enormt hold af forskere: ikke mindre end 37 personer er nævnt som forfattere af studiet1 offentliggjort i Nature Biomedical Engineering under titlen “Cas12a-knock-in mice for multiplexed genome editing, disease modeling, and immune-cell engineering”.
Det kan hjælpe med at generere nye sygdoms- og behandlingsmodeller, såsom genetisk sygdom i leveren, lungekræft og hudkræft, og fremskynde yderligere forskning på området.
De mange CRISPR-systemer
Når CRISPR diskuteres, enten i forbindelse med den oprindelige Nobelprisvindende opdagelse eller de allerede FDA-godkendte terapier, er det faktisk CRISPR-Cas9, der omtales.
“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 mange flere blive opdaget.
Kilde: YourGenome
Det kan endda på længere sigt blive almindeligt for forskere blot at designe skræddersyede Cas-systemer, især med “OpenCRISPR-1″, et open‑source AI lavet til at designe et tilpasset CRISPR‑system til specifikke situationer. En computersimulering kaldet CREME (Cis‑Regulatory Element Model Explanations) kan også hjælpe med bedre forståelse af, hvordan man optimerer CRISPR-systemer.
Blandt disse mange CRISPR-systemer ud over CRISPR-Cas9 er ingen blevet så grundigt studeret og er så tæt på praktisk anvendelse som Cas12a.
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 klippepositioner i forhold til, hvad Cas9 kan gøre.
- Svært løselige problemer med Cas9 kan være håndterbare med Cas12.
- Det 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 ville den tillade lettere multiplex-genomredigering.
- Mere end ét gen kan modificeres på én gang med Cas12a.
Kilde: Wikipedia
Det er denne seneste egenskab ved Cas12a, der har vakt størst interesse hos biologer, da mange sygdomme eller genetisk engineering kræver flere genredigeringer, indsættelser og/eller sletninger.
Så selvom det teoretisk er muligt (omend dyrt) at udføre en række CRISPR-Cas9-genredigeringer, for eksempel ved at skabe en ny majsvariant, er det ikke en levedygtig mulighed for multigen‑sygdomme.
Imidlertid bliver det klart, 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
Problemet er, at for de fleste terapier, der ikke er relateret til genetiske sygdomme, vil håndtering af flere genredigeringer in vivo være et absolut krav.
Yales Cas12a‑studie
Forskellige mål
Før man udfører multi-genredigering på mennesker, skal vi først have en bedre forståelse af effekten af en så aggressiv intervention på genomet.
Yale-forskerne brugte laboratoriemus til genetisk at modificere 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.
De kontrollerede derefter, 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.
Når det kom til immunceller, var transformations‑effektiviteten, målet for hvor mange af de samlede eksponerede celler der er genetisk modificerede, 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 bliver modificeret, og meget få off‑target‑redigeringer forekommer.
DAKO
Ved at presse muligheden for CIRSPR‑Cas12a‑teknologien endnu længere udviklede forskerne en ny dual‑gen‑aktiverings‑ og knockout‑metode (DAKO).
Dette betyder, at en enkelt behandling senere kan dele sig 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 der 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 retrokontroller ofte er en hovedårsag til, at genredigering ikke lever op til forventningerne, kan dette DAKO‑system vise sig at være en revolution, især inden for onkologi, neurologi og metabolisk behandling.
Dyremodeller
Dette nye genredigeringssystem, der bruger 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, som biologer kan teste deres hypoteser på.
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, vil denne variant alene have en stor indflydelse på fremtidig biotekforskning.
Fremtidige skridt
Da det i undersøgelsen blev påvist, 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 til genredigeringssystemet, enten andre vira eller andre lipid‑nanokapsler. Især bedre vektorer for de organer, der påvirkes mindst, vil være nødvendige for specifikke studier eller sygdomme.
På længere sigt er det mest sandsynligt, at genredigeringsterapier for komplekse sygdomme som kræft og neurologiske problemer vil 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, som 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, 2 sygdomme, hvor de mistede kapløbet om første behandlingsgodkendelse til konkurrenterne CRISPR Therapeutics og BlueBirdBio.
Overordnet er SCD‑programmet (for nylig omdøbt til reni‑cell) blevet forsinket flere gange, hvilket har vækket bekymring blandt investorer, og er siden blevet omfokuseret på in‑vivo‑terapi for at skille sig ud fra allerede godkendte SCD‑terapier.
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‑strimmeltest, hvilket illustrerer teknologiens potentiale ud over genredigering.
Editas underskrev i 2023 en aftale på 50 millioner dollars med Vertex for at bruge Editas’ Cas9‑IP.
Editas fokuserer på andre CRISPR‑versioner end den “klassiske” CRISPR‑Cas9, og deres forsknings‑IP kan være nyttig til at etablere partnerskaber og generere indtægter uden et FDA‑godkendt produkt, ud over en kontantstrøm, der løber ind i 2026.
Da Cas12a ser ud til at blive stadig mere bevist som en førsteklasses metode til multi‑gen‑redigering, kan Editas’ ekspertise og pipeline‑fokus på denne CRISPR‑variant vise sig at være et vindende væddemål 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 mice for multiplexed genome editing, disease modelling and immune-cell engineering. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01371-2
