Seuraavan sukupolven CRISPR parantaa geeniterapian tarkkuutta

Geenien muokkaamisen tarkentaminen

Vielä äskettäin geneettiset muuntelut olivat melko raakoja, ja kohdeorganismeihin lisättiin sattumanvaraisesti uusia geneettisiä sekvenssejä.

Myös lisäysmenetelmä oli erittäin tuhoisa. Tämän seurauksena vain bakteereja ja kasveja muokattaisiin rutiininomaisesti geneettisesti, ja kaikki geenien muokkaaminen organismeissa, kuten nisäkkäissä (mukaan lukien ihmiset), oli monimutkaista, kallista ja hidasta.

Tämä on osittain muuttunut CRISPR-teknologian myötä, joka yhtäkkiä avasi tien tarkalle ja kontrolloidulle geenimuokkaukselle, minkä seurauksena ensimmäinen ihmisen geneettiseen sairauteen tarkoitettu geeniterapia hyväksyttiin vuoden 2023 lopussa.

CRISPR ei kuitenkaan ole vielä täydellinen, ja joskus se johtaa ei-toivottuihin geneettisiin muutoksiin.

Tämä on saattanut juuri muuttua kolmen MIT-tutkijan läpimurtolöydön myötä.

He julkistivat uuden menetelmän, joka mahdollistaa radikaalisti paremman geenien muokkauksen luotettavuuden ja avaa tien uusien hoitomuotojen kehittämiselle.

He julkaisivat tuloksensa arvostetussa Nature-tieteellisessä aikakauslehdessä.¹, otsikon alla "Suunnitellut prime-editorit, joilla on minimaaliset genomivirheet".

Tavallisesta CRISPR:stä Prime Editingiin

Ensimmäisten CRISPR-Cas9-pohjaisten hoitojen hyväksymisen jälkeen ajatus potilaiden genomien luotettavasta muokkaamisesta heidän parantamisekseen ei ole enää tieteisfiktiota. CRISPR-teknologia ei kuitenkaan aina muokkaa kohdegeeniä tiedemiesten tarkoittamalla tavalla.

CRISPR-järjestelmä koostuu Cas9-entsyymistä, joka voi leikata kaksijuosteista DNA:ta tietystä kohdasta, sekä ohjaavasta RNA:sta, joka kertoo Cas9:lle, mistä leikata.

Tutkijat ovat mukauttaneet tätä lähestymistapaa viallisten geenisekvenssien leikkaamiseen tai uusien lisäämiseen RNA-templaattia noudattaen.

Vuodesta 2019 lähtien MIT:n tutkijat ovat julkaisseet uuden konseptin nimeltä prime editing, joka on tarkempi kuin tavanomainen CRISPR-Cas9-geeninmuokkaus. Tämän seurauksena sillä on vähemmän kohdealueen ulkopuolisia vaikutuksia ja pienempi mahdollisuus aiheuttaa ylimääräisiä terveysongelmia usein jo ennestään heikoille potilaille.

Prime editing käyttää modifioitua Cas9:ää, joka on fuusioitu käänteiskopioijaentsyymin kanssa, minkä ansiosta se voi suorittaa kaikki mahdolliset geneettisen perusrakenteen modifikaatiot sekä pienet geneettisten sekvenssien insertiot ja deleetiot.

Joten pitkällä aikavälillä prime-editoinnin odotetaan tulevan CRISPR-pohjaisen geenien muokkauksen päivitetyksi ja luotettavammaksi versioksi.

Lähde: Benjamin McLeod

Esimerkiksi Prime-editorit otettiin käyttöön onnistuneesti vuonna 2025 kroonista granulomatoosista tautia (CGD) sairastavan potilaan hoidossa. CGD on harvinainen valkosoluihin vaikuttava geneettinen sairaus.

"Periaatteessa tätä teknologiaa voitaisiin lopulta käyttää satojen geneettisten sairauksien hoitoon korjaamalla pieniä mutaatioita suoraan soluissa ja kudoksissa."

Vikash Chauhan - MIT:n Koch-instituutti integroivalle syöpätutkimukselle

Mutta se vaati hieman parannusta ennen kuin se oli valmis käytettäväksi ihmisten soluissa ja kehoissa.

Miten Prime Editing parantaa DNA:n lisäyksen tarkkuutta

Prime editing leikkaa vain yhden kohde-DNA-sekvenssin komplementaarisista juosteista, avaamalla läpän, johon uusi sekvenssi voidaan lisätä.

Kun uusi sekvenssi on kopioitu, sen on kuitenkin kilpailtava vanhan DNA-juosteen kanssa, jotta se voidaan sisällyttää genomiin.

Jos vanha juoste kilpailee uuden kanssa, uuden DNA:n ylimääräinen läppä voi vahingossa liittyä johonkin muualle, mikä aiheuttaa virheitä.

Tällaiset virheet voivat lopulta aiheuttaa syöpää asettamalla itsensä satunnaisesti genomiin, mikä on selkeä riski, jota on vähennettävä.

Prime Editorsin uusimmissa versioissa tämä virheprosentti vaihtelee yhdestä seitsemää muokkausta kohden yhteen 121 muokkausta kohden eri muokkaustiloissa, mikä on edelleen liian korkea.

"Nykyiset teknologiamme ovat todella paljon parempia kuin aiemmat geeniterapiatyökalut, mutta aina on olemassa mahdollisuus näille tahattomille seurauksille."

Vikash Chauhan - MIT:n Koch-instituutti integroivalle syöpätutkimukselle

Merkittävä harppaus Prime Editingin luotettavuudessa

Vuonna 2023 MIT:n tutkijat havaitsivat, että jotkin Cas9-proteiinin mutatoidut versiot, joita käytetään prime-editoinnissa, leikkaavat joskus yhden tai kaksi emästä pidemmälle DNA-sekvenssissä sen sijaan, että ne olisivat aina samassa kohdassa.

Tämä teki vanhoista DNA-säikeistä vähemmän stabiileja, joten ne hajoavat, mikä helpottaa uusien säikeiden sisällyttämistä ilman virheitä.

Tässä uudessa vuoden 2025 tutkimuksessa tutkijat ovat tunnistaneet useita Cas9-mutaatioita, jotka laskivat virhesuhteen 1/20-osaan alkuperäisestä arvostaan.

Kun nämä mutaatiot yhdistettiin keinotekoisesti yhteen Cas9-proteiiniin, virheprosentti putosi 1/36-osaan alkuperäisestä.

”Tässä artikkelissa hahmotellaan uusi lähestymistapa geenien muokkaamiseen, joka ei monimutkaista toimitusjärjestelmää eikä lisää lisävaiheita, mutta johtaa paljon tarkempaan muokkaukseen ja vähemmillä ei-toivotuilla mutaatioilla.”

Phillip Sharp - MIT:n Koch-instituutti integroivalle syöpätutkimukselle

He eivät tyytyneet tähän, vaan käyttivät myös ensisijaista muokkausjärjestelmää, jossa on RNA:ta sitova proteiini, joka stabiloi RNA-templaatin päät tehokkaammin.

Geenienmuokkaustyökalupakin lopullisessa versiossa, joka tunnettiin nimellä vPE, virheprosentti oli vain 1/60 alkuperäisestä eli vain 101–543 muokkausta käytetyistä muokkaustiloista riippuen.
Pyyhkäise vierittääksesi →

Seuraavat vaiheet

Geenien muokkaamisen toinen este on aina ollut geenejä muokkaavien proteiinien ja DNA:n/RNA:n toimittaminen kohdennettujen solujen tumaan tai kohdistaminen vain tiettyihin kehon kudoksiin.

Joten tämä on tutkijoiden seuraava painopiste, varsinkin kun prime-muokkaustekniikat ovat heikkolaatuisia verrattuna pienempiin ja yksinkertaisempiin "perinteisiin" CRISPR-Cas9-järjestelmiin.

He uskovat myös, että tällä työkalulla on potentiaalia nopeuttaa biotekniikan kehitystä kokonaisuudessaan, ei vain geenimuokkaushoitojen osalta.

Ensinnäkin tekniikka ja löytö, että Cas9-proteiinin muokkaaminen voi parantaa sen luotettavuutta, voitaisiin ottaa käyttöön kaikissa CRISPR-pohjaisissa geenimuokkaustekniikoissa, ei vain prime-editoinnissa.

Toiseksi, tästä voisi tulla voimakas sysäys muille tutkimushankkeille, joissa geenien ja genomien muokkausta käytetään tutkimustyökaluna. Esimerkiksi vastausten löytäminen siitä, miten kudokset kehittyvät, miten syöpäsolupopulaatiot kehittyvät ja miten solut reagoivat lääkehoitoon.

"Genomieditoreja käytetään laajasti tutkimuslaboratorioissa."

Joten terapeuttinen puoli on jännittävä, mutta olemme todella innoissamme nähdessämme, miten ihmiset alkavat integroida editoreitamme tutkimustyönkulkuihinsa.”

Vikash Chauhan - MIT:n Koch-instituutti integroivalle syöpätutkimukselle

Lopuksi, kaikkia Cas9:n luotettavuutta parantavia mutaatioita ei ehkä löydetty tässä tutkimuksessa. Joten tämän uuden konseptin jatkoanalyysi ja optimointi voisivat tuottaa vielä parempia tuloksia tulevaisuudessa.

Geenimuokkaukseen investoiminen

Illumina

Kun taas muut multiomiikassa käytettävät -omiikat (proteomiikka, transkriptomiikka jne.) ovat tärkeitä, lähes kaikki liittyvät tavalla tai toisella genomiikkaan, jokaisen elävän solun ydin"käyttöohjeeseen".

Ja ylivoimaisesti suurin genomisekvensointikoneiden valmistaja on Illumina. Yritys keskittyy lyhyiden geenisekvenssien lukemiseen, jota käytetään syövän havaitsemisessa. Sillä on tällä hetkellä yli 22,000 165 asennettua sekvensaattoria XNUMX maassa.

Noin puolet Illuminan sekvensointikoneiden kulutustarvikkeista käytetään kliinisissä sovelluksissa, ja toista puolta käytetään julkisissa ja yksityisissä tutkimuslaboratorioissa. Kliinisissä sovelluksissa puolet kysynnästä tulee onkologiasta.

Lähde: Illumina

Genomiikan ja multiomiikan tullessa lääkekehitysprosessin sekä syöpädiagnostiikan keskiöön, Illuminan laitteiden odotetaan olevan erittäin kysyttyjä.

Yhtiö odottaa NGS:n (Next Generation Sequencing) kysynnän kasvavan 18 %:n vuosivauhdilla kliinisissä sovelluksissa ja 6 %:n vuosivauhdilla tutkimuksessa, mikä nostaa alan kokonaismarkkinat (TAM) 100 miljardista dollarista kliinisissä sovelluksissa ja 25 miljardiin dollariin tutkimuksessa vuoteen 2033 mennessä.

Lähde: Illumina

Illuminalla oli monimutkainen historia nestebiopsiayhtiö Grailin kanssa (GRAL -0.36 %), joka oli Illuminasta eriytetty yritys, joka myöhemmin hankittiin takaisin ja jonka Yhdysvaltojen ja EU:n kilpailuviranomaiset pakottivat takaisin eriyttämään.

Tämän ongelman jälkeen Illumina saattaa jatkaa pitkän aikavälin kasvuaan ja osakekurssin nousuaan, varsinkin kun Grailin nestebiopsiatestit todennäköisesti lopulta perustuvat edelleen Illumina-sekvensseihin.

Samaan aikaan useammat geeniterapiat lisäävät myös Illuminan sekvensserien käyttöä sekä tutkimuksessa että kliinisissä olosuhteissa.

(Voit myös lukea yksityiskohtaisempi analyysi Illuminan liiketoiminnasta, tulevaisuuden teknologioista ja historiasta erillisessä sijoitusraportissa.)

Illuminan (ILMN) viimeisimmät osakeuutiset ja kehitys

Viitattu tutkimus

^{1. Chauhan, varatoimitusjohtaja, Sharp, PA ja Langer, R. Suunnitellut prime-editorit, joilla on minimaaliset genomivirheet. luonto (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09537-3}