Von Blindheit zu Fleischersatzprodukten: CRISPR‑Gen‑Editierung liefert weiterhin vielversprechende Ergebnisse

Die CRISPR‑Revolution

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ist ein kürzlich entdecktes Werkzeug für die Genbearbeitung. Es ermöglicht sehr präzise und gezielte Gen‑Editierung, und seine Entdecker haben den 2020 Nobelpreis gewonnen.

Quelle: Lab Associates

Das zunächst entdeckte CRISPR‑System war CRISPR‑Cas9, und seitdem wurden viele modifizierte CRISPR‑Systeme entdeckt oder entwickelt. Weitere technische Details zu CRISPR können Sie in unserem Artikel „What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter“ nachlesen.

CRISPR steht an der Spitze der Genomrevolution, wobei die ersten damit entwickelten Gentherapien nun für Bluterkrankungen zugelassen werden, ein Thema, das wir ausführlich in „How CRISPR Companies Target Sickle Cell Anemia“ behandelt haben.

Fast jeder Monat bringt scheinbar eine brandneue revolutionäre CRISPR‑Therapie oder Anwendung. Die jüngste ist die Heilung einer seltenen Form von Blindheit.

Blindheit mit CRISPR heilen?

In einem wissenschaftlichen Artikel mit dem Titel „Gene Editing for CEP290-Associated Retinal Degeneration“ haben Forscher und Ärzte der Harvard Medical School, der University of Pennsylvania, der University of Michigan, der University of Miami, des Oregon Health and Science University sowie der Perelman School of Medicine und Editas Medicine (EDIT ) bemerkenswerte Ergebnisse bei der Behandlung einer Krankheit namens Leber‑kongenitale Amaurose (LCA) erzielt.

LCA führt in den ersten Lebensmonaten zum Abbau des Sehvermögens. Derzeit gibt es keine Behandlung für LCA, und sie betrifft schätzungsweise 50.000 Menschen in den USA und 180.000 Menschen weltweit.

Quelle: Frontiers

Nach einer Unterbrechung im Jahr 2022,  Editas Medicine kündigte im Mai 2024 an, dass 79 % der 14 Studienteilnehmer des klinischen Versuchs mit EDIT‑101 nach Erhalt der experimentellen Gentherapie messbare Verbesserungen zeigten.

“Einer unserer Studienteilnehmer hat mehrere Beispiele geteilt, darunter das Auffinden seines Handys nach dem Verlegen und das Erkennen, dass seine Kaffeemaschine funktioniert, indem er ihre kleinen Lichter sieht.

Während diese Aufgaben für sehende Menschen trivial erscheinen mögen, können solche Verbesserungen die Lebensqualität von Menschen mit Sehbehinderung enorm steigern.“ – Mark Pennesi, M.D., Ph.D. – Leitender Wissenschaftler der Oregon Health & Science University

Nächste Schritte für EDIT‑101

Da die Wirksamkeit der Behandlung nun bewiesen ist und keine ernsthaften Nebenwirkungen auftraten, besteht der nächste Schritt darin, die „ideale Dosierung zu bestimmen, zu prüfen, ob die Behandlungseffekte in bestimmten Altersgruppen, etwa bei jüngeren Patienten, stärker ausgeprägt sind, und verfeinerte Endpunkte zur Messung der Auswirkungen auf die Aktivitäten des täglichen Lebens“ zu definieren.

„Unsere Hoffnung ist, dass die Studie den Weg für Behandlungen jüngerer Kinder mit ähnlichen Erkrankungen ebnet und weitere Verbesserungen des Sehvermögens ermöglicht.

Dieser Versuch stellt einen Meilenstein in der Behandlung genetischer Erkrankungen, insbesondere genetischer Blindheit, dar, indem er eine wichtige alternative Therapie bietet, wenn herkömmliche Therapieformen wie die Genaugmentation nicht in Frage kommen.“ – Tomas S. Aleman, M.D. – Kinderophthalmologe am Children’s Hospital of Philadelphia.

Neueste Fortschritte bei CRISPR

Das Aufkommen von In‑Vivo‑CRISPR

Die Ergebnisse von EDIT‑101 zeigen das Potenzial des „in‑vivo“-Ansatzes für CRISPR‑Therapien, der sich vom „ex‑vivo“-Verfahren unterscheidet, das bei den inzwischen zugelassenen CRISPR‑Therapien für Bluterkrankungen wie Sichelzellanämie und Beta‑Thalassämie verwendet wird.

(Wir haben diese erste zugelassene CRISPR‑Behandlung ausführlich in unserem Artikel „Sickle Cell Disease Gene Therapies Approved by FDA Highlighting Potential of CRISPR/Cas9 Technologies“ diskutiert.)

Eine Heilung der angeborenen Blindheit könnte nur der Anfang solcher Therapien sein, weitere vielversprechende Ergebnisse:

• Im Januar 2024 wurde ein Weltereignis mit der erfolgreichen Behandlung eines 11‑jährigen Jungen, der mit angeborener Taubheit geboren wurde, erzielt. Der klinische Versuch wurde von Eli Lilly (LLY) und einem kleinen Biotechnologieunternehmen, das es besitzt, Akouos, durchgeführt. Der Einsatz von CRISPR zur Heilung von Taubheit wurde in unserem Artikel „Hearing Restored in Deaf Children in Gene Therapy Clinical Trial“ untersucht.
  • Weitere ähnliche Studien laufen, darunter zwei in China, unterstützt von Otovia Therapeutics und Shanghai Refreshgene Therapeutics, sowie eine von Regeneron (REGN) + Decibel Therapeutics
• Die EBT‑101‑Therapie von Excision Bio gegen das Humane Immundefizienz‑Virus (HIV) erzielte ihre ersten positiven Studienergebnisse (Sicherheitsprofil) und plant, die therapeutische Bewertung zu starten, mit dem Ziel, „das integrierte Retrovirus aus dem Genom menschlicher Zellen zu entfernen“.
• Verve Therapeutics arbeitet an zwei In‑Vivo‑Gentherapien, VERVE‑101 und VERVE‑102, die beide kardiovaskuläre Erkrankungen adressieren.
  • Die Technologie des Unternehmens basiert auf Base‑Editing, einer potenziell sichereren und/oder leistungsfähigeren Option im Vergleich zum klassischen CRISPR‑Gen‑Editing.
• Base‑Editing ist ein Thema, das wir bereits in „Gene Editing: CRISPR Therapeutics (CRSP ) vs. Beam Therapeutics “ behandelt haben. Beam Therapeutics, ein weiterer Vorreiter des Base‑Editings, macht ebenfalls Fortschritte.
  • Beam Therapeutics plant, Base‑Editing zu nutzen, um CAR‑T‑Zellen zu editieren und damit die akute lymphoblastische Leukämie der T‑Zellen (T‑ALL) sowie das lymphoblastische Lymphom der T‑Zellen (T‑LL) zu behandeln

Weitere Unternehmen arbeiten daran, CRISPR gegen Krebs einzusetzen, darunter CRISPR Therapeutics, Ginkgo Bioworks (DNA ) Holdings, Editas Medicine, Caribou Biosciences (CRBU ) und Intellia Therapeutics (NTLA ). Wir behandeln dieses Thema ausführlicher in unserem Artikel „How Can CRISPR Be Used to Treat Cancer“.

CRISPR über die Medizin hinaus

Wenn CRISPR sicher ist, um die Körper von Patienten zu verändern, ist es ebenso sicher, unser Essen zu verändern. Beispielsweise könnte es verwendet werden, um Fleischalternativen aus Pilzen zu erzeugen, die wie Fleisch schmecken und sich anfühlen, wie wir in „Using CRISPR-Cas9 to Gene Hack Edible Mycelium Into Meat Substitutes“ gesehen haben.

In „CRISPR Beyond Human Health: The New Investing Frontier for Gene Editing“ erklärten wir, wie CRISPR auch zur Modifikation von Pflanzen eingesetzt wird, um kontrolliertere genetische Veränderungen zu erzielen, neue Pflanzensorten zu schaffen, den Bedarf an Pestiziden und Herbiziden zu reduzieren oder effizientere Algen‑Biokraftstoffe zu entwickeln.

Es wird zudem eingesetzt werden, um mehr Nutztiere zu erzeugen und möglicherweise Pflanzen und Tiere zu Biofabriken zu machen, die Humanmedikamente, transplantierbare Organe, organische Gewürze und Düfte usw. produzieren.

CRISPR könnte sogar dazu verwendet werden, ausgestorbene Arten „wiederzubeleben“, wobei das Unternehmen Colossal Laboratories & Biosciences daran arbeitet, einen Mammut aus gefrorener DNA mithilfe von CRISPR zu rekonstruieren.

Neue Technologien nutzen

Mehr Daten

Ein Teil der Spitze der Biotech‑Innovation ist der technologische Fortschritt in anderen wissenschaftlichen Bereichen.

Ein erster Schub für die Genwissenschaft war der Aufstieg günstiger Massen‑Genomsequenzierung, wie wir sahen, als wir die beiden größten Hersteller von Sequenzierern in „Illumina vs Pacific Bioscience: Choosing the Right Next Generation Genome Sequencing Company“ untersuchten.

Präzisere Analysewerkzeuge werden ebenfalls reif, insbesondere die räumliche Biologie („Spatial Biology: Nanostring vs 10x Genomics (TXG ) “) und insgesamt die Konvergenz vieler -Omics wie Proteomics, Transcriptomics, Metabolomics usw. zu den Multi‑Omics‑Analysen („Multiomics Are The Next Step In Biotechnology“).

Datenmanagement mit KI

Über den längsten Zeitraum der Medizingeschichte war es eine schwierige Herausforderung, gute Daten darüber zu erhalten, was im Körper vor sich geht.

Die Flut neuer Analysewerkzeuge hat die medizinischen Wissenschaften mit dem gegenteiligen Problem konfrontiert: zu viele Daten, die zu verarbeiten sind, und so komplex, dass sie fast unmöglich zu verstehen sind. Wir haben dieses Thema mit vielen Beispielen in unserem Artikel „Advances in AI and CRISPR Technologies To Expedite Our Understanding of Genetic Diseases“ untersucht.

KI‑Werkzeuge wie DeepCRISPR, CRISTA und DeepHF werden eingesetzt, um Leit‑RNAs für eine bestimmte Zielsequenz zu steuern. Die Vorhersage optimaler Leit‑RNAs berücksichtigt mehrere Faktoren, wie den genomischen Kontext, den gewünschten Mutationstyp, On‑Target‑Scores, Off‑Target‑Scores, potenzielle Off‑Target‑Standorte und die möglichen Auswirkungen der Gen‑Editierung auf deren Funktion.

KI‑Modelle helfen zudem, verschiedene Technologien zur Genom‑Editierung zu optimieren, wie Base‑Editing (gezielte Änderungen an der Sequenz eines DNA‑Stücks), Prime‑Editing (ein „Suchen‑und‑Ersetzen“-Verfahren) und Epigenom‑Editing (Hinzufügen oder Entfernen molekularer Marker von DNA), wodurch präzise und programmierbare Änderungen an DNA‑Sequenzen ermöglicht werden, ohne auf Donor‑DNA‑Vorlagen angewiesen zu sein.
Das Beste daran ist, dass solche Werkzeuge nicht auf proprietäre Software beschränkt sein werden, die von der Pharmaindustrie hinter verschlossenen Türen gehalten wird.
Stattdessen werden neue KI‑Werkzeuge zur Optimierung der CRISPR‑Gen‑Editierung nun in einem Open‑Source‑Format veröffentlicht, wie wir in „AI-Enabled Gene-Editing Made Possible with ‘OpenCRISPR-1’“ besprochen haben.

CRISPR‑Unternehmen

1. CRISPR Therapeutics

Was CRISPR Therapeutics auszeichnet, ist das All‑Star‑Gründerteam, zu dem Dr. Emmanuelle Charpentier gehört, deren bahnbrechende Forschung die Schlüsselmechanismen der CRISPR‑Cas9‑Technologie aufdeckte und die Grundlage für die Nutzung von CRISPR‑Cas9 als vielseitiges und präzises Gen‑Editierungswerkzeug legte. Zahlreiche Auszeichnungen haben ihre Arbeit gewürdigt, darunter der Breakthrough Prize in Life Science.

CRISPR Therapeutics entwickelt eine effiziente und vielseitige CRISPR/Cas9‑Gen‑Editierungsplattform für Therapien zur Behandlung von Hämoglobinopathien, Krebs, Diabetes und anderen Krankheiten.

Die erste Therapie, die sie vorantrieben, richtete sich auf die Blutkrankheiten β‑Thalassämie und Sichelzellanämie.

Sie wurden nun unter dem Handelsnamen Casgevy für beide Anwendungen zugelassen. Das erste allogene CAR‑T‑Programm des Unternehmens, das auf B‑Zell‑Malignome abzielt, befindet sich ebenfalls in klinischen Studien.

Obwohl Sichelzellanämie eine Krankheit mit einem vermutlich kleinen Markt ist, können sie, sobald die Technologie ausgereift ist, weitere Krankheitsvektoren ins Visier nehmen.

Als erstes Unternehmen mit einer zugelassenen CRISPR‑Therapie befindet sich CRISPR Therapeutics in einer guten Position, als erstes positive Cash‑Flows aus der Technologie zu generieren und die Anwendungen weiter auszubauen.

Und diese herausragende Erfolgsbilanz wird das Unternehmen wahrscheinlich zum bevorzugten Partner für andere Pharmaunternehmen machen, die im Bereich CRISPR‑Therapien aufholen wollen.

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

Das Unternehmen produziert bedarfsgerechte Organismen für spezifische Anwendungen. Es hat seine Anwendungen breit diversifiziert mit vielen Forschungsprogrammen und Partnerschaften:

• Cannabinoide
• mRNA‑Impfstoffproduktion und Nukleinsäure‑Medizin
• Lebensmittelproteine
• Biologische Düngemittelproduktion in Partnerschaft mit Bayer
• Programmierbare Mikroben für Darmerkrankungen
• Bioremediation von Mikroplastik
• Biosecurity und Erkennung von Pathogenen
• Recycling von Abfällen und Kontaminanten

Viele dieser Modifikationen basieren auf CRISPR oder ähnlichen Gen‑Editierungstechnologien, insbesondere auf seinen CAR‑T‑Krebszelltherapien.

Durch die Bereitstellung einer sofort einsatzbereiten Plattform für Zell‑Engineering wird Ginkgo zu einem wichtigen Dienstleister in der Biotech‑Branche, der über die Pharmaindustrie hinaus in Landwirtschaft, Bio‑Sicherheit und industrielle Chemieprozesse vordringt. Es bietet Fachwissen und Geschwindigkeit und kann helfen, Fixkosten und den Kapitaleinsatz für ein Forschungsprojekt zu reduzieren.

Dies wird durch die sehr vielfältige Palette von Kunden und Partnern, die das Unternehmen in den letzten Jahren hatte, demonstriert.

Quelle: Gingko Bioworks

Es ist eine attraktive Aktie für Investoren, die auf Gen‑Editierung und Zell‑Engineering‑Technologien setzen möchten, jedoch nicht auf eine bestimmte Anwendung. Dies ist in der Regel für wachstumsorientierte Investoren besonders interessant.

Der Großteil der CRISPR‑Unternehmen konzentriert sich auf die Humanmedizin und genetische Erkrankungen, wodurch für Ginkgo Chancen in Landwirtschaft, Bio‑Engineering, Energie und Bio‑Produkten (einschließlich Cannabinoiden) entstehen. Zusammen mit dem schnellen Wachstum genetischer Datensätze, Gen‑Editierungs‑Tools und KI (einschließlich Open‑Source) könnte dies eine enorme Gelegenheit für Ginkgo Bioworks darstellen.