Voisiko CRISPR olla seuraava superase virusia vastaan?

CRISPR:n potentiaali geenieditoinnin ulkopuolella

Since its discovery, CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), which won the vuoden 2020 Nobelin kemianpalkinnon, has revolutionized medicine and biotechnology.

Lähde: Nobel Prize

Tämä johtuu siitä, että CRISPR on ensimmäinen geenieditoinnin menetelmä, joka mahdollistaa erittäin tarkan kohdistamisen tiettyyn geneettiseen sekvenssiin, jolloin geneettisiä virheitä voidaan korjata joko in vitro tai in vivo ilman ei-toivottujen mutaatioiden riskiä.

Tämä on tärkeää, koska ohjaamaton geenien lisäys on yhdistetty merkittäviin ongelmiin, erityisesti syöpäriskiin, mikä tekee niiden terapeuttisesta käytöstä vaikeaa ja kiistanalaista.

CRISPR:ää voidaan käyttää monin tavoin katkaisemaan jo olemassa oleva geeni, poistamaan tietty sekvenssi tai muokkaamaan/insertioimaan oikea geneettinen sekvenssi.

Lähde: CRISPR Therapeutics

Tämä johti lääketieteelliseen läpimurtoon, kun FDA hyväksyi ensimmäisen CRISPR-pohjaisen terapian vuonna 2023, jonka on kehittänyt CRISPR Therapeutics (CRSP )  geneettisiä verisairauksia varten (seuraa linkkiä saadaksesi omistautuneen raportin CRISPR Therapeuticsista).

Kuitenkin tarkka ihmisen hallitsema geenieditointi ei ole sitä, mihin CRISPR luonnossa on tarkoitettu. Se on ensisijaisesti antiviraalinen työkalu, jota bakteerit käyttävät selviytyäkseen virusten hyökkäyksistä.

Tämä herättää kysymyksen, voisiko CRISPR:ää käyttää samalla tavalla ihmisten virusten hoitoon. Erityisesti ne, joita on vaikea torjua rokotteilla tai antiviraalisilla hoidoilla.

Tätä ideaa tutkivat tutkijat Islamic Azad University (SRBIAU) (Iran), Semnan University of Medical Sciences (Iran), Shahid Beheshti University of Medical Sciences (Iran), Shahroud University of Medical Sciences (Iran) ja University of Bergen (Norja).

He julkaisi löydöksensä systemaattisessa katsauksessa alalla käynnissä olevaan tutkimukseen MDPI:ssä, otsikolla “Edistys CRISPR-tekniikassa antiviraalisissa hoidoissa: Geenieditointi mahdollisena parannuksena kroonisiin virusinfektioihin”.

CRISPR:n luonnolliset alkuperät viruspuolustuksena

Useimmat bakteerit ovat jatkuvan virusten uhan alaisia, jotka on erikoistuneet hyökkäämään niihin, ja joita kutsutaan bakteriofageiksi (kirjaimellisesti “bakteereiden syöjiä”). Fagit toimivat laskeutumalla bakteerin päälle ja injektoimalla siihen geneettisen materiaalinsa, jotta ne voivat monistua lisää viruksia.

Lähde: Innovative Genomics

Jokainen yksittäisen bakteerin CRISPR:ssä oleva CRISPR-geenisekvenssi on peräisin bakteeriofagin DNA-fragmentista, joka on aiemmin infektoinut prokaryoottia tai yhtä sen esi-isistä.

Tällä tavoin CRISPR-järjestelmä voi tunnistaa bakteeriofagin geneettisen materiaalin ja leikata sen kappaleiksi ennen kuin se ehtii monistua uusiksi viruspartikkeleiksi.

Tämä muodostaa eräänlaisen “hankitun immuniteetin” bakteereille fagi-viruksia vastaan. CRISPR löytyy noin 50 % sekvensoiduista bakteerigenomeista.

Kun otetaan huomioon, kuinka laajalle levinnyt CRISPR-järjestelmät ovat ja kuinka tärkeitä ne ovat bakteerien virusinfektioita vastaan, voitaisiinko tällainen menetelmä käyttää myös ihmisten virusten hoitoon?

Kroonisten infektioiden kohdentaminen CRISPR:llä

Miksi krooniset infektiot?

Kun puhutaan virusinfektioista, krooniset infektiot ovat lääkärien tärkein huolenaihe. Tämä sisältää esimerkiksi HIV- tai hepatiittivirukset.

Näihin sairauksiin liittyvä ongelma, jonka ansiosta ne pystyvät väistämään sekä hoidon että kehon immuunijärjestelmän, on se, että ne voivat mennä lepotilaan, jolloin virusgeneettinen materiaali on soluun upotettuna ja joskus hiljaisena vuosien ajan.

Joskus provirusta siirtyy epäaktiiviseen tilaan, jota ei voida transkriboida, mikä aiheuttaa ongelman.

Ihmiskeho ei vain pysty hyökkäämään näihin latentteihin varastoihin, vaan myös antiretroviraaliset lääkkeet eivät vaikuta näihin transkriboimattomiin osiin. Jotkut näistä HIV-1-varastoista voivat selviytyä jopa 60 vuotta CD4+ T-solujen sisällä.

CRISPR-tekniikalla on useita tapoja kohdistaa näitä kroonisia virusinfektioita.

Voiko CRISPR auttaa parantamaan HIV/AIDS:n?

Yksi vaihtoehto on geneettinen suunnittelu, jonka avulla luodaan ihmissoluja, joista puuttuvat viruksen infektion vaatimat reseptorit. AIDS/HIV:n tapauksessa muokattu CD4+ T-immuunisolu, jolta on poistettu CCR5- ja CXCR4‑koreseptorit, muuttuu virukselle vastustuskykyiseksi ja voi estää sen sisäänpääsyn.

Tämä lähestymistapa näyttää toimivan laboratoriossa, mutta se vaatii laajoja eläinkokeita ja sen jälkeen ihmiskokeita, jotta voidaan selvittää, onko se riittävän tehokas ja turvallinen luotettavaksi parannukseksi tautiin.

Samaa menetelmää, jossa muokataan ihmissoluja, harkitaan myös hepatiitti C:n yhteydessä. CRISPR-Cas13a, joka kohdistuu viruksen sisäänpääsykohtaan maksasoluissa, estää viruksen lisääntymisen tehokkaasti erittäin vähäisellä maksasoluja vahingoittavalla vaikutuksella, paljon alhaisemmalla tasolla kuin itse virus aiheuttaa.

CRISPR vs. lepotilassa olevat hepatiitti B -infektiot

Samankaltaisesti HIV:n kanssa hepatiitti B -virus muodostaa latenttisen virusvaraston käyttämällä “kovalti suljettua ympyräistä DNA:ta” (cccDNA) maksasoluissa.

Kultivoiduissa soluissa tehdyt tutkimukset osoittivat, että hepatiitti B:n genomin säilyneitä sekvenssejä vastaan suunnatut CRISPR-järjestelmät voivat vähentää hepatiitti B:n DNA-materiaalia jopa 98 %.

HPV:n torjuminen CRISPR:llä

Ihmis papilloomavirus, tai HPV, on sukupuoliteitse tarttuva virus, joka voi aiheuttaa esikasvaalisia muutoksia, jotka myöhemmin voivat kehittyä syöväksi, ei vain kohdunkaulassa vaan myös muissa elimissä. Sekin voi mennä lepotilaan.

Joitakin HPV-rokotteita on olemassa, mutta ne eivät kata kaikkia HPV-tyyppejä, eikä ne auta olemassa oleviin infektioihin.

CRISPR-järjestelmät voivat lisätä pRb:n ilmentymistä, joka on isäntäsolun kasvunesto-proteiini, estäen HPV-positiivisten solujen kasvua ja tukahduttaen niiden syöpäaktiivisuuden.

CRISPR:n käyttö Epstein–Barr -viruksen (EBV) torjumiseen

Epstein–Barr‑virus, tai EBV, on virus, joka infektoi immuunisoluja (B-lymfosyyttejä) ja aiheuttaa infektiivisen mononukleoosin, ja joskus se voi kehittyä pahanlaatuisiksi syöpeiksi, kuten Burkittin lymfoomaksi.

Myös tässä muokkaamalla immuunisoluja voidaan estää niiden kehitys kohti syöpää, mikä tehokkaasti tukahduttaa EBV:n pahimmat vaikutukset.

CRISPR vs. perinteiset antiviraaliset lähestymistavat

Kuten havaitsimme äskettäisessä COVID-pandemiassa, rokotteiden toistuva haaste on, miten kohdistaa osa viruksesta, joka on riittävän vakaa ja pysyvä eri kantojen välillä, jotta rokote pysyy tehokkaana nopeista mutaatioista huolimatta.

Tämä johtuu siitä, että virukset ovat erittäin hyviä muokkaamaan pintaproteiinejaan, jotka ovat ainoat rokotteiden tuottamien vasta-aineiden tavoittamat.

Sen sijaan CRISPR-Cas13d-pohjaiset menetelmät voivat kohdistaa säilyneitä geneettisiä sekvenssejä, jotka koodaavat kapsiidi‑proteiinia ja RNA‑polymeraasia, jotka ovat välttämättömiä viruksen lisääntymiselle.

Keskittymällä näihin säilyneisiin alueisiin, PAC-MAN pyrkii tarjoamaan laajakirjoisen tehon eri viruskantoja vastaan ja jopa sukua olevia viruksia vastaan.

Samaa menetelmää voitaisiin käyttää influenssaviruksia vastaan, jotka pystyvät vieläkin paremmin mutatoitumaan jatkuvasti ja väistämään olemassa olevia rokotteita.

Esimerkiksi jopa 92 % tunnetuista influenssa A -kannoista kohdistettiin menestyksekkäästi vain kuudella crRNA:lla, ja vastaavaa menestystä saavutettiin SARS‑CoV‑2:ssa käyttäen 22 crRNA:ta.

CRISPR-antiviraaliset hoidot: tulevaisuuden näkymät ja rajoitukset

Vaikka CRISPR-järjestelmä pystyykin sopeutumaan mutaatioihin, se ei ole täysin virheetön, kuten bakteeriofagien jatkuva sopeutuminen luonnollisiin CRISPR-järjestelmiin osoittaa. Näin ollen, vaikka nämä menetelmät voisivat osoittautua merkittäväksi lääketieteelliseksi edistysaskeleeksi, ne eivät todennäköisesti ole hopeainen luoti.

Kohdistamattomat muokkaukset ihmisen genomiin ovat myös riski, erityisesti CRISPR-Cas9-järjestelmien kanssa, jotka voivat lopulta aiheuttaa mutaatiota tai hoidon toksisuutta. Tämä on ollut vähemmän huolenaihe geeniterapian yhteydessä tappaviin perinnöllisiin sairauksiin, joille ei ole parannuskeinoa, mikä on johtanut näiden geeniterapioiden äskettäiseen hyväksyntään.

Tarttuvien tautien osalta suuremmissa väestöissä FDA saattaa ottaa tiukemman ja varovaisemman linjan, mikä hidastaa näiden hoitojen kaupallistamista.

CRISPR-järjestelmän toimitus isäntäsoluihin ei ole myöskään yksinkertaista. Viraaliset vektorit tai nanopartikkelit voivat aiheuttaa ei-toivottuja immuunireaktioita tai kohdistua muihin elimiin kuin haluttuihin.

Edistyminen CRISPR-terapiassa, esimerkiksi käyttämällä muita versioita kuin Cas9 (kuten CRISPR-Cas12a) tai uusia vektoreita, jotka ovat paremmin ihmisen elimistön sietämiä, hyödyttää myös CRISPR-antiviraalisten hoitojen kehitystä.

Lisäksi uudet menetelmät, kuten Cas13:n käyttö, joka kohdistaa virus-RNA:ta vahingoittamatta isäntä-DNA:ta, soveltuvat erityisen hyvin nopeaan reagointiin RNA-viruksia, kuten SARS‑CoV‑2, vastaan.

Sijoittaminen CRISPR-innovaatiot

Editas

Editas perustettiin CRISPR-Cas9:n yhteislöydön tekijän Jennifer Doudnan toimesta. Editas aloitti työskentelyn Cas9:n kanssa, mutta on nyt keskittynyt omaan Cas12a‑versioonsa, jonka he ovat kehittäneet: AsCas12a.

Voit lukea lisää Cas12a:n ainutlaatuisista ominaisuuksista omassa artikkelissamme “Mikä on CRISPR-Cas12a2? & Miksi se on tärkeä?”.

Lähde: Editas

Voit myös lukea yhteenvedon kaikista Jennifer Doudnan yrityksistä vastaavassa artikkelissa “Parhaat Jennifer Doudna -yritykset, joihin kannattaa kiinnittää huomiota.”

Editas keskittyy sirppisoluanemiaan (SCD) ja beeta‑talassemiaan, kaksiin sairauksiin, joissa se menetti kilpailun ensimmäisestä hoitohyväksynnästä kilpailijoille CRISPR Therapeutics ja BlueBirdBio.

Kaiken kaikkiaan SCD‑ohjelma (äskettäin uudelleennimetty Reni-Cell) on viivästynyt useita kertoja, herättäen huolta sijoittajien keskuudessa, ja se on sen jälkeen keskitetty in vivo -hoitoon erottuakseen jo hyväksytyistä SCD‑hoidoista.

Siitä huolimatta Editas omistaa merkittäviä patentteja CRISPR-Cas12:sta, joita tutkijat University of New South Wales, Australia, ovat käyttäneet COVID-19‑testiliuskan kehittämiseen, mikä havainnollistaa teknologian potentiaalia geenieditoinnin ulkopuolella.

Editas on myös allekirjoittanut vuonna 2023 50 miljonin dollarin sopimuksen Vertexin kanssa, jonka myötä yritys saa käyttää Editas’n Cas9‑immateriaalioikeuksia.

Editas keskittyy muihin CRISPR-versioihin kuin “klassiseen” CRISPR-Cas9:een, ja sen tutkimus‑IP voi olla hyödyllinen kumppanuuksien luomisessa ja tulojen tuottamisessa ilman FDA:n hyväksymää tuotetta, lisäksi yrityksellä on kassavarat, jotka riittävät vuoteen 2026.

Koska Cas12a näyttää yhä vahvistuvan parhaana monigeenieditoinnin menetelmänä, Editas’n asiantuntemus ja putkiston keskittyminen tähän CRISPR-varianttiin saattaa osoittautua pitkällä aikavälillä voittavaksi panokseksi.

(Voit lukea lisää CRISPR‑yrityksistä vastaavassa artikkelissamme “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”.)

Uusimmat Editas (EDIT) -osaketuotteiden uutiset ja kehitykset

Viitteelliset tutkimukset:

^{1. Nouri, F., Alibabaei, F., Forouzanmehr, B., Tahmasebi, H., Oksenych, V., & Eslami, M. (2025). Edistys CRISPR-tekniikassa antiviraalisissa hoidoissa: Geenieditointi mahdollisena parannuksena kroonisiin virusinfektioihin. Microbiology Research, 16(5), 104. https://doi.org/10.3390/microbiolres1605010}