Bioteknologi
Yale avduker Cas12a-basert gjennombrudd for fler‑gen CRISPR‑redigering
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Utvidelse av CRISPRs potensial
Siden oppdagelsen har CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), som vant Nobelprisen i kjemi 2020, revolusjonert medisin og bioteknologi.
Kilde: Nobel Prize
CRISPR gjør det mulig å målrette endringer i spesifikke genetiske sekvenser, men det eliminerer ikke risikoen for uønskede mutasjoner. FDA‑veiledning krever vurdering av off‑target‑redigering og andre utilsiktede genomendringer.
Dette er viktig fordi ukontrollert geninnsetting har blitt knyttet til alvorlige problemer, særlig kreft‑risiko, noe som gjør terapeutisk bruk vanskelig og kontroversiell.
CRISPR kan brukes på flere måter: avbryte et allerede eksisterende gen, slette en spesifikk sekvens, eller redigere/innsette den riktige genetiske sekvensen.
Dette utviklet seg til et medisinsk gjennombrudd med FDA‑godkjenning for den første CRISPR‑baserte terapien i 2023, utviklet av CRISPR Therapeutics for genetiske blodsykdommer (følg lenken for en dedikert rapport om CRISPR Therapeutics).
CRISPR er ikke begrenset til å redigere ett gen av gangen: multiplex Cas9‑redigering ble demonstrert i 2013. Å designe og levere pålitelige fler‑gen‑intervensjoner er imidlertid fortsatt utfordrende.
Yale‑studien legger til et Cas12a‑basert muse‑verktøysett for å studere flere gener samtidig; den etablerer ikke den første multiplex‑CRISPR‑metoden eller demonstrerer en behandling hos mennesker.
Det var en banebrytende studie som samlet et enormt team av forskere: ikke færre enn 37 personer er oppført som forfattere av studien1 publisert i Nature Biomedical Engineering under tittelen “Cas12a‑knock‑in‑mus for multiplexed genome editing, disease modeling, and immune‑cell engineering”.
Den kan bidra til å generere nye sykdoms‑ og behandlingsmodeller, som genetisk sykdom i lever, lungekreft og hudkreft, og fremskynde videre forskning på feltet.
De mange CRISPR‑systemene
Når CRISPR diskuteres, enten i forbindelse med den opprinnelige Nobel‑pris‑oppdagelsen eller de allerede FDA‑godkjente terapiene, er det faktisk CRISPR‑Cas9 som omtales.
«Cas»-delen av systemet er proteinet som kutter DNA‑tråden og utfører genredigeringen, styrt av en RNA‑tråd. Det finnes mange andre Cas‑proteiner under studier, og sannsynligvis mange flere som ennå ikke er oppdaget.
Kilde: YourGenome
Det kan i fremtiden bli vanlig for forskere å bare designe egendefinerte Cas‑systemer, særlig med «OpenCRISPR‑1», en åpen‑kilde‑AI laget for å designe et skreddersydd CRISPR‑system for spesifikke situasjoner. En datamodell kalt CREME (Cis‑Regulatory Element Model Explanations) kan også hjelpe med å forstå bedre hvordan CRISPR‑systemer kan optimaliseres.
Cas12a er et annet omfattende undersøkt CRISPR‑system, med nyttige egenskaper for multiplex‑redigering.
CRISPR‑Cas12a
Siden vi først diskuterte det i 2023 har det skjedd store fremskritt innen Cas12a‑teknologi.
CRISPR‑Cas12a er et annet system enn Cas9 på flere måter:
- Gir alternative kutte‑steder enn det Cas9 kan gjøre.
- Problemer som er vanskelige å løse med Cas9 kan være håndterbare med Cas12.
- Det kutter DNA på en måte som etterlater en «klissete» DNA‑sekvens i stedet for den «bløte» kuttet som Cas9 gjør, og kan kuttes flere ganger.
- Dette gir en høyere sannsynlighet for genredigering.
- Det er ikke behov for en transaktiverende crRNA (tracrRNA) for Cas12a, i motsetning til Cas9. På grunn av den mindre størrelsen vil det tillate enklere multiplex‑genomredigering.
- Mer enn ett gen kan endres samtidig med Cas12a.
Kilde: Wikipedia
Det er denne siste egenskapen ved Cas12a som har vekket mest interesse hos biologer, ettersom mange sykdommer eller genetisk ingeniørkunst krever flere gen‑redigeringer, innsettinger og/eller slettinger.
Både Cas9 og Cas12a kan støtte multiplex‑redigering. Hvor egnet et system er for en bestemt sykdom avhenger av leveringsmetode, redigerings‑effektivitet og sikkerhet, snarere enn en kategorisk manglende evne hos Cas9 til å modifisere flere gener.
Samtidig blir det tydelig at CRISPR har potensial langt utover å kurere sjeldne genetiske sykdommer, med nevrologi, kreft (onkologi) og metabolske problemer som de mest sannsynlige områdene som kan forbedre eller redde livene til titalls millioner mennesker.
Kilde: ARK Invest
Noen foreslåtte terapier kan ha nytte av å modifisere flere gener, men den nødvendige tilnærmingen avhenger av sykdommen og behandlingsdesignet.
Yales Cas12a‑studie
Ulike mål
Før vi kan utføre fler‑gen‑redigering på mennesker, må vi først forstå effekten av en så aggressiv intervensjon på genomet.
Yale‑forskerne brukte laboratoriemus for å genetisk endre immunceller, inkludert CD4+‑ og CD8+‑T‑celler, B‑celler og benmarg‑avledede dendrittiske celler. De modifiserte også kreft‑relaterte gener og levervev in‑vivo.
CRISPR‑redigeringsmaterialet ble levert til hvert mål med retrovirus, adeno‑assosierte virus og lipid‑nanopartikler, henholdsvis.
For å utvide metodens muligheter brukte de også to varianter av Cas12a.
Kontroll av effektivitet
Først assosierte forskerne mutasjonen med et fluorescerende protein for å sjekke om den ble utført korrekt.
Deretter undersøkte de hvordan genredigerings‑effektiviteten varierte avhengig av de målrettede organene. Det viste seg at lever, hjerne, nyre og lunger var blant de letteste for å oppnå høy in‑vivo genredigering.
Dette gir svært lovende resultater, siden disse organene er de viktigste for de sentrale medisinske målene til fremtidige CRISPR‑terapier.
Praktisk potensial
Når konseptet var bevist å ha potensial, testet forskerne brukstilfeller for modifisering av immunceller og kreftceller.
For immunceller var transformasjons‑effektiviteten, målet på hvor mange av de eksponerte cellene som ble genetisk modifisert, bemerkelsesverdig høy – opp mot 90‑100 %.
Et annet bemerkelsesverdig resultat, og et absolutt krav for enhver potensiell anvendelse av in‑vivo‑terapier, er en svært høy andel av on‑target‑mutasjoner. Dette betyr at kun det tiltenkte genet blir modifisert, og svært få off‑target‑redigeringer forekommer.
DAKO
Ved å gå enda lenger med mulighetene til CRISPR‑Cas12a‑teknologien utviklet forskerne en ny dual‑gen‑aktiverings‑ og knockout‑metode (DAKO).
Dette betyr at en enkelt behandling senere kan splitte og produsere både aktivering av ett gen og undertrykkelse av et annet samtidig.
Dette er et viktig steg for å modifisere celler med komplekse biokjemiske mekanismer, for eksempel ett protein som aktiverer en mekanisme og et annet som undertrykker den. Ved å utføre DAKO‑genredigering blir det mulig både å øke ønsket aktivitet utover normale nivåer og fjerne systemet som ville hemme denne ønskede effekten.
Ettersom uønskede eller dårlig kontrollerte retro‑kontroller ofte er en hovedårsak til at genredigering ikke lever opp til forventningene, kan dette DAKO‑systemet vise seg å bli en revolusjon, spesielt innen onkologi, nevrologi og metabole behandlinger.
Dyremodeller
Dette nye genredigeringssystemet som bruker Cas12a kan være like presist som Cas9, men kan utføre flere redigeringer samtidig, og disse redigeringene kan både være aktivering og undertrykkelse av gener.
Dette gjør det til et perfekt system for å skape nye biologiske modeller som biologer kan bruke til å teste sine hypoteser.
Slike dyremodeller er svært viktige for å teste potensielle behandlinger eller for bedre å forstå komplekse sykdommer. Så selv om ingen terapi som bruker Cas12a noen gang når markedet, vil denne varianten av CRISPR ha stor innvirkning på fremtidig biotekforskningsarbeid.
Videre
Ettersom studien viste at intensiteten av genredigeringen kan variere kraftig avhengig av organet, er det sannsynlig at ytterligere forbedringer kan oppnås.
Et nøkkel‑element vil sannsynligvis være testing av nye vektorer for genredigeringssystemet, enten andre virus eller andre lipid‑nanokapsler. Spesielt bedre vektorer for de organene som er minst påvirket vil være nødvendig for spesifikke studier eller sykdommer.
På lengre sikt vil sannsynligvis genredigeringsterapier for komplekse sykdommer som kreft og nevrologiske problemer bruke et system som ligner mer på dette Cas12a‑systemet enn den «tradisjonelle» mono‑gen‑Cas9.
Cas12a‑selskap
Editas
EDIT Prisdiagram
Editas ble grunnlagt av CRISPR‑Cas9‑medoppdager Jennifer Doudna. Editas startet med å jobbe med Cas9, men fokuserer nå på en proprietær versjon av Cas12a som de har utviklet: AsCas12a.
Du kan lese mer om Cas12as unike egenskaper i vår dedikerte artikkel «What Is CRISPR‑Cas12a2? & Why Does It Matter?».
Kilde: Editas
Du kan også lese en oversikt over alle Jennifer Doudnas selskaper i den tilsvarende artikkelen «Top Jennifer Doudna Companies to Watch».
Editas fokuserer på sigdcelleanemi (SCD) og beta‑thalassemi, to sykdommer der de tapte kappløpet om første behandlingsgodkjenning til konkurrentene CRISPR Therapeutics og BlueBirdBio.
Totalt sett har SCD‑programmet (nylig omdøpt til reni‑cel) blitt utsatt flere ganger, noe som har skapt bekymring blant investorer, og har siden blitt omorientert mot in‑vivo‑terapi for å skille seg fra allerede godkjente SCD‑terapier.
Likevel eier Editas betydelige patenter på CRISPR‑Cas12, som har blitt brukt av forskere ved University of New South Wales, Australia, for å utvikle en COVID‑19‑striptest, noe som illustrerer teknologiens potensial utover genredigering.
Editas signerte i 2023 en avtale på $50 M med Vertex for å bruke Editas’ Cas9‑IP.
Editas fokuserer på andre CRISPR‑versjoner enn den «klassiske» CRISPR‑Cas9, og deres forsknings‑IP kan være nyttig for å etablere partnerskap og generere inntekter uten et FDA‑godkjent produkt, i tillegg til en kontantstrøm som strekker seg til 2026.
Ettersom Cas12a ser ut til å bli stadig mer anerkjent som en best‑in‑class‑metode for fler‑gen‑redigering, kan Editas’ ekspertise og pipeline‑fokus på denne CRISPR‑varianten vise seg å være et vinnende satsning på lang sikt.
(Du kan lese mer om CRISPR companies i vår tilsvarende artikkel “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”.)
Siste om Editas
Studier referert:
1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Cas12a‑knock‑in‑mus for multiplexed genome editing, disease modelling and immune‑cell engineering. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01371-2
