Bioteknologi

Yale avduker Cas12a-basert gjennombrudd for multigenredigering med CRISPR

mm
Published
Updated
Securities.io maintains rigorous editorial standards and may receive compensation from reviewed links. We are not a registered investment adviser and this is not investment advice. Please view our affiliate disclosure.

Utvidelse av CRISPRs potensial

Siden oppdagelsen har CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), som vant 2020 Nobelprisen i kjemi, revolusjonert medisin og bioteknologi.

Kilde: Nobelprisen

Dette skyldes at CRISPR er den første metoden for genredigering som tillater svært presis målretting av en spesifikk genetisk sekvens, og gjør det mulig å korrigere genetiske feil enten in vitro eller in vivo uten risiko for uønskede mutasjoner.

Dette er viktig fordi urettet geninnsetting har blitt knyttet til store problemer, særlig kreftfare, noe som gjør deres terapeutiske bruk vanskelig og kontroversiell.

CRISPR kan brukes på flere måter for å avbryte et allerede tilstedeværende gen, slette en spesifikk sekvens, eller redigere/innsette den riktige genetiske sekvensen.

 

Dette ble 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).

Imidlertid kan CRISPR-terapier og genetisk engineering bare modifisere ett gen om gangen og kan være vanskelig å designe.

Dermed kan det være en ny æra som åpnes for CRISPR-teknologi, takket være arbeidet til forskere ved Yale University, som utviklet en ny CRISPR-metode som kan modifisere flere gener samtidig.

Det var en banebrytende studie som samlet et enormt team av forskere: ikke mindre enn 37 personer er nevnt som forfattere av studien1 publisert i Nature Biomedical Engineering under tittelen “Cas12a-knock-in mice for multiplexed genome editing, disease modeling, and immune-cell engineering”.

Den kan bidra til å generere nye sykdoms- og behandlingsmodeller, som genetisk sykdom i leveren, lungekreft og hudkreft, og akselerere videre forskning på feltet.

De mange CRISPR-systemene

Når CRISPR diskuteres, enten i den opprinnelige Nobelprisvinnende oppdagelsen eller de allerede FDA-godkjente terapiene, er det faktisk CRISPR-Cas9 som diskuteres.

«Cas»-delen av systemet er proteinet som er ansvarlig for å kutte DNA-strengen og utføre selve genredigeringen, styrt av en RNA-streng. Det finnes mange andre Cas-proteiner som studeres, og sannsynligvis mange flere som ennå ikke er oppdaget.

Kilde: YourGenome

Det kan til og med, på lang sikt, bli vanlig for forskere å bare designe tilpassede Cas-systemer, særlig med «OpenCRISPR-1», en åpen kildekode‑AI laget for å designe et tilpasset CRISPR-system for spesifikke situasjoner. En datamaskinsimulering kalt CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) kan også hjelpe med å forstå bedre hvordan man optimaliserer CRISPR-systemer.

Blant disse flere CRISPR-systemene utover CRISPR-Cas9, er ingen blitt studert like mye eller er like nær praktisk anvendelse som Cas12a.

CRISPR-Cas12a

Siden vi først diskuterte det i 2023, mye fremgang har blitt gjort innen Cas12a-teknologien.

CRISPR-Cas12a er et annet system enn Cas9 i noen aspekter:

  • Gir alternative kuttepunkter i forhold til hva Cas9 kan gjøre.
    • vanskelige problemer med Cas9 kan være løsbart med Cas12.
  • Den kutter DNA på en måte som etterlater en «klissete» DNA-seksjon i stedet for den «flate» kuttet som Cas9 gjør, og kan kuttes flere ganger.
    • Dette gir en høyere sjanse for genredigering.
  • Det er ikke behov for en transaktiverende crRNA (tracrRNA) for Cas12a, i motsetning til Cas9. På grunn av den mindre størrelsen, vil den tillate enklere multiplex-genomredigering.
    • Mer enn ett gen kan modifiseres samtidig med Cas12a.

Kilde: Wikipedia

Det er denne nyeste egenskapen ved Cas12a som har vekket mest interesse hos biologer, ettersom mange sykdommer eller genetisk engineering krever flere genredigeringer, innsettinger og/eller slettinger.

Så selv om det teoretisk er mulig (selv om det er dyrt) å utføre en serie CRISPR-Cas9-genredigeringer når man for eksempel lager en ny maisvariant, er det ikke et levedyktig alternativ for multigene-sykdommer.

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 til å forbedre eller redde livene til titalls millioner mennesker.

Kilde: ARK Invest

Som de fleste ikke‑genetiske sykdomsrelaterte terapier krever, vil håndtering av flere genredigeringer in vivo bli et absolutt krav.

Yales Cas12a-studie

Ulike mål

Før man utfører multigenredigering på mennesker, må vi først ha en bedre forståelse av effekten av en så aggressiv intervensjon på genomet.

Yale-forskerne brukte laboratoriemus for å genetisk konstruere immunceller, inkludert CD4+ og CD8+ T-celler, B-celler og benmargsavledede dendrittiske celler. De modifiserte også kreftrelaterte gener og levervev in vivo.

CRISPR-genredigeringsmaterialet ble levert til hvert mål med retroviruser, adeno-assosierte virus og lipidnanopartikler, henholdsvis.

For å utvide mulighetene til metoden, brukte de også 2 varianter av Cas12a.

Sjekke 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 et høyt nivå av in‑vivo genredigering.

Dette gir svært lovende resultater, ettersom disse organene er de viktigste for de sentrale medisinske målene for fremtidige CRISPR-terapier.

Praktisk potensial

Etter at konseptet ble bevist å ha potensial, fortsatte forskerne med å teste bruksområder for modifisering av immunceller og kreftceller.

Når det gjaldt immunceller, var transformasjonseffektiviteten, målet på hvor stor andel av de eksponerte cellene som er genetisk modifisert, bemerkelsesverdig høy, og nådde 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 presse mulighetene for CRISPR‑Cas12a‑teknologien enda lenger, utviklet forskerne en ny dual‑gen‑aktivering og knockout (DAKO).

Dette betyr at en enkelt behandling senere kan deles 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 et 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 håndterte retro‑kontroller ofte er en hovedårsak til at genredigering ikke fungerer som forventet, kan dette DAKO‑systemet vise seg å bli en revolusjon, spesielt innen onkologi, nevrologi og metabolske behandlinger.

Dyrmodeller

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 en ny biologisk modell som biologer kan teste hypotesene sine på.

«Disse musene kan legge til rette for raske og sømløse arbeidsflyter for in‑vivo terapeutisk gen‑targeting, sykdoms‑/tumormodellering og primær immuncelle‑engineering.

Kombinert med syntese og kloning av puljer av oligo‑biblioteker, kan disse musene brukes til høy‑gjennomstrømmings‑CRISPR‑screening for å studere komplekse genetiske spørsmål, som overførings‑ og minne‑fenotypetransisjon i immunceller.

Slike dyremodeller er svært viktige for å teste potensielle behandlinger, eller for å forstå komplekse sykdommer bedre. Så selv om ingen terapi som bruker Cas12a noen gang når markedet, vil dette alene bety at denne CRISPR-varianten vil ha stor innvirkning på fremtidig bioteknisk forskning.

Gå videre

Som det ble bevist i studien, kan intensiteten av genredigering variere kraftig avhengig av organet, og det er sannsynlig at ytterligere forbedringer kan oppnås.

Et nøkkel­element vil sannsynligvis være testing av nye vektorer for genredigeringssystemet, enten andre virus eller andre lipid‑nanokapsler. Spesielt vil bedre vektorer for de organene som påvirkes minst være nødvendig for spesifikke studier eller sykdommer.

På lang sikt er det mest sannsynlig at genredigeringsterapier for komplekse sykdommer som kreft og nevrologiske problemer vil bruke et system som ligner mer på dette Cas12a‑systemet enn den «tradisjonelle» mono‑gen‑Cas9.

Cas12a-selskap

Editas

(EDIT )

Editas ble grunnlagt av CRISPR‑Cas9‑medoppdager Jennifer Doudna. Editas begynte å jobbe med Cas9, men fokuserer nå på en proprietær versjon av Cas12a som de har utviklet: AsCas12a.

Du kan lese mer om Cas12a sine unike egenskaper i vår dedikerte artikkel «Hva er CRISPR-Cas12a2? & Hvorfor er det viktig?».

Kilde: Editas

Du kan også lese en oversikt over alle Jennifer Doudna sine selskaper i den tilsvarende artikkelen «Topp Jennifer Doudna‑selskaper å følge med på».

Editas fokuserer på sigdcelleanemi (SCD) og beta‑thalassemi, to sykdommer der de tapte løpet om første behandlingsgodkjenning til konkurrentene CRISPR Therapeutics og BlueBirdBio.

Generelt har SCD‑programmet (nylig omdøpt til reni-cell) blitt forsinket flere ganger, noe som har skapt bekymring blant investorer, og har siden blitt omorientert mot in‑vivo‑terapi for å skille det 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, som illustrerer teknologiens potensial utover genredigering.

Editas signerte i 2023 en avtale på $50M med Vertex for at selskapet skal 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 bevist som en best‑i‑klassen‑metode for multigen‑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 selskaper i vår tilsvarende artikkel «Topp 5 CRISPR-selskaper å investere i».)

Siste om Editas

Studier referert:

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

mm

Jonathan er en tidligere biochemistforsker som arbeidet med genetisk analyse og kliniske forsøk. Han er nå en aksjeanalytiker og finansforfatter med fokus på innovasjon, markedssykluser og geopolitikk i sin publikasjon The Eurasian Century.