Bioteknik

Yale presenterar Cas12a-baserat genombrott för multi‑gen CRISPR‑redigering

mm
Publicerad
Uppdaterad
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Information: Securities.io kan få ersättning när du använder länkar till produkter vi granskar. Det påverkar inte våra redaktionella bedömningar. Vi är inte registrerad investeringsrådgivare; detta är inte investeringsråd. Läs vår affiliateinformation.

Utvidga CRISPR:s potential

Sedan upptäckten har CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), som vann 2020 års Nobelpris i kemi, revolutionerat medicin och bioteknik.

Source: Nobel Prize

CRISPR möjliggör riktade förändringar av specifika genetiska sekvenser, men eliminerar inte risken för oönskade mutationer. FDA:s vägledning kräver bedömning av off‑target‑redigering och andra oavsiktliga genomförändringar.

Detta är viktigt eftersom ostyrd geninförsel har kopplats till stora problem, särskilt cancerrisker, vilket gör deras terapeutiska användning svår och kontroversiell.

CRISPR kan användas på flera sätt för att avbryta en redan befintlig gen, ta bort en specifik sekvens eller redigera/införa rätt genetisk sekvens.

 

Detta utvecklades till ett medicinskt genombrott med FDA‑godkännandet för den första CRISPR‑baserade terapin 2023, utvecklad av CRISPR Therapeutics för genetiska blodsjukdomar (följ länken för en dedikerad rapport om CRISPR Therapeutics).

CRISPR är inte begränsat till att redigera en gen åt gången: multiplex Cas9‑redigering demonstrerades 2013. Att designa och leverera pålitliga multi‑gen‑interventioner är dock fortfarande en utmaning.

Yale‑studien lägger till ett Cas12a‑baserat verktygssats för möss för att studera flera gener samtidigt; den etablerar inte den första multiplex‑CRISPR‑metoden eller ett behandlingsexperiment på människor.

Det var en banbrytande studie som samlade ett enormt forskarlag: inte mindre än 37 personer listas som författare till studien1 publicerad i Nature Biomedical Engineering under titeln “Cas12a‑knock‑in mice for multiplexed genome editing, disease modeling, and immune‑cell engineering”.

Den kan hjälpa till att skapa nya sjukdoms‑ och behandlingsmodeller, såsom genetiska leversjukdomar, lungcancer och hudcancer, samt påskynda ytterligare forskning på området.

De många CRISPR‑systemen

När CRISPR diskuteras, antingen i samband med den ursprungliga Nobelpris‑upptäckten eller de redan FDA‑godkända terapierna, är det faktiskt CRISPR‑Cas9 som avses.

“Cas”-delen av systemet är proteinet som skär DNA‑strängen och utför genredigeringen, styrt av en RNA‑sträng. Det finns många andra Cas‑proteiner under studier, och sannolikt många fler som ännu inte upptäckts.

Source: YourGenome

Det kan i framtiden bli vanligt att forskare själva designar skräddarsydda Cas‑system, särskilt med “OpenCRISPR‑1”, en öppen‑källkods‑AI för att designa ett anpassat CRISPR‑system för specifika situationer. En datorsimulering kallad CREME (Cis‑Regulatory Element Model Explanations) kan också hjälpa till att bättre förstå hur CRISPR‑system optimeras.

Cas12a är ett annat välundersökt CRISPR‑system med användbara egenskaper för multiplex‑redigering.

CRISPR‑Cas12a

Sedan vi först diskuterade det 2023 har mycket framsteg gjorts inom Cas12a‑teknologin.

CRISPR‑Cas12a skiljer sig från Cas9 på några sätt:

  • Erbjuder alternativa skärningsställen jämfört med vad Cas9 kan göra.
    • Problem som är svåra att lösa med Cas9 kan bli hanterbara med Cas12a.
  • Det skär DNA på ett sätt som lämnar en “klibbig” DNA‑sektion istället för den “trubbiga” skärningen som Cas9 ger, och kan skäras flera gånger.
    • Detta ger en högre sannolikhet för genredigering.
  • Det krävs ingen transaktiverande crRNA (tracrRNA) för Cas12a, till skillnad från Cas9. På grund av den mindre storleken möjliggörs enklare multiplex‑genomredigering.
    • Fler än en gen kan modifieras samtidigt med Cas12a.

Source: Wikipedia

Det är just denna senaste egenskap hos Cas12a som har väckt störst intresse bland biologer, eftersom många sjukdomar eller genetiska ingenjörsprojekt kräver redigering, insättning och/eller borttagning av flera gener.

Både Cas9 och Cas12a kan stödja multiplex‑redigering. Lämpligheten för en viss sjukdom beror på leverans, redigerings‑effektivitet och säkerhet, snarare än en kategorisk oförmåga hos Cas9 att modifiera flera gener.

Samtidigt blir det tydligt att CRISPR har potential långt bortom att bota sällsynta genetiska sjukdomar, med neurologi, onkologi och metabola problem som de mest sannolika områdena för att förbättra eller rädda tiotals miljoner människors liv.

Source: ARK Invest

Vissa föreslagna terapier kan gynnas av att modifiera flera gener, men den nödvändiga metoden beror på sjukdomen och behandlingsdesignen.

Yales Cas12a‑studie

Diverse mål

Innan man utför multi‑gen‑redigering på människor måste vi först förstå effekterna av en så aggressiv intervention på genomet.

Yales forskare använde laboratoriemöss för att genetiskt konstruera immunceller, inklusive CD4+‑ och CD8+‑T‑celler, B‑celler och benmärgs‑deriverade dendritiska celler. De modifierade även cancergener och levervävnad in‑vivo.

CRISPR‑redigeringsmaterialet levererades till varje mål med retrovirus, adeno‑associerade virus respektive lipid‑nanopartiklar.

För att utöka metodens möjligheter använde de dessutom två varianter av Cas12a.

Kontroll av effektivitet

Först associerade forskarna mutationen med ett fluorescerande protein för att kontrollera att redigeringen utfördes korrekt.

De undersökte sedan hur redigerings‑effektiviteten varierade beroende på vilka organ som målades. Det visade sig att lever, hjärna, njurar och lungor var bland de enklaste för att uppnå hög nivå av in‑vivo‑genredigering.

Detta ger mycket lovande resultat, eftersom dessa organ är de viktigaste för framtida CRISPR‑terapier.

Praktisk potential

När konceptet visat sig ha potential testade forskarna användningsfall för modifiering av immunceller och cancerceller.

För immunceller var transformations‑effektiviteten – ett mått på hur stor andel av de exponerade cellerna som genetiskt modifieras – anmärkningsvärt hög, upp till 90‑100 %.

Ett annat anmärkningsvärt resultat, och ett absolut krav för någon potentiell in‑vivo‑terapi, är en mycket hög andel on‑target‑mutationer. Det betyder att endast den avsedda genen modifieras, medan mycket få off‑target‑redigeringar sker.

DAKO

Genom att gå ännu längre med CRISPR‑Cas12a‑teknologin utvecklade forskarna en ny dual‑gen‑aktivering och knockout (DAKO).

Det innebär att en enda behandling senare kan delas och producera både aktivering av en gen och undertryckning av en annan samtidigt.

Detta är ett viktigt steg för att modifiera celler med komplexa biokemiska mekanismer, exempelvis ett protein som aktiverar en mekanism och ett annat som undertrycker den. Genom att utföra DAKO‑genredigering blir det möjligt både att förstärka önskad aktivitet över normala nivåer och att ta bort systemet som hämmar den önskade effekten.

Eftersom oönskade eller dåligt kontrollerade retro‑kontroller ofta är en huvudorsak till att genredigering inte fungerar som förväntat, kan DAKO‑systemet bli en revolution, särskilt inom onkologi, neurologi och metabola behandlingar.

Djurmodeller

Detta nya genredigeringssystem med Cas12a kan vara lika exakt som Cas9 men kan utföra flera redigeringar samtidigt, och dessa redigeringar kan både vara aktivering och undertryckning av gener.

Det gör det till ett perfekt system för att skapa nya biologiska modeller där biologer kan testa sina hypoteser.

“Dessa möss kan underlätta snabba och sömlösa arbetsflöden för in‑vivo terapeutisk gen‑targeting, sjukdoms‑/tumörmodellering och primär immun‑cell‑engineering.

Kombinerat med poolade oligo‑bibliotek‑syntes och kloning kan dessa möss användas för hög‑genomströmning CRISPR‑screening för att studera komplexa genetiska frågor, såsom övergång mellan effektor‑ och minnesfenotyp i immunceller.

Dessa djurmodeller är mycket viktiga för att testa potentiella behandlingar eller för att bättre förstå komplexa sjukdomar. Så även om ingen Cas12a‑baserad terapi någonsin når marknaden, innebär detta i sig att denna CRISPR‑variant kommer att ha stor inverkan på framtida biotek‑forskning.

Gå vidare

Eftersom studien visade att intensiteten av genredigeringen kan variera kraftigt beroende på organ, är det sannolikt att ytterligare förbättringar kan uppnås.

En nyckelfaktor kommer troligen att vara testning av nya vektorer för genredigeringssystemet, antingen andra virus eller andra lipid‑nanokapslar. Speciellt bättre vektorer för de organ som påverkas minst kommer att krävas för specifika studier eller sjukdomar.

På lång sikt är det mest sannolikt att genredigeringsterapier för komplexa sjukdomar som cancer och neurologiska problem kommer att använda ett system som liknar detta Cas12a‑system snarare än den ”traditionella” mono‑gen‑Cas9.

Cas12a‑företag

Editas

EDIT Prisdiagram

Editas grundades av CRISPR‑Cas9‑medupptäckaren Jennifer Doudna. Editas började arbeta med Cas9 men fokuserar nu på en proprietär version av Cas12a som de utvecklat: AsCas12a.

Du kan läsa mer om Cas12a:s unika egenskaper i vår dedikerade artikel “What Is CRISPR‑Cas12a2? & Why Does It Matter?”.

Source: Editas

Du kan också läsa en översikt över alla Jennifer Doudnas företag i den motsvarande artikeln “Top Jennifer Doudna Companies to Watch.”

Editas fokuserar på sicklecellsjukdom (SCD) och beta‑thalassemi, två sjukdomar där de förlorade loppet om första behandlingsgodkännandet till konkurrenterna CRISPR Therapeutics och BlueBirdBio.

Övergripande har SCD‑programmet (nyligen omdöpt till reni‑cel) försenats flera gånger, vilket väckt oro bland investerare, och har sedan omfokuserats på in‑vivo‑terapi för att särskilja sig från redan godkända SCD‑terapier.

Trots detta äger Editas betydande patent på CRISPR‑Cas12, som har använts av forskare vid University of New South Wales i Australien, för att utveckla ett COVID‑19‑test på strip‑format, vilket illustrerar teknikens potential bortom genredigering.

Editas tecknade 2023 ett avtal på 50 M $ med Vertex för att använda Editas’ Cas9‑IP.

Editas fokuserar på andra CRISPR‑varianter än den ”klassiska” CRISPR‑Cas9 och deras forsknings‑IP kan vara användbar för att etablera partnerskap och generera intäkter utan en FDA‑godkänd produkt, samtidigt som de har en kassareserv som sträcker sig till 2026.

Eftersom Cas12a verkar bli alltmer bevisad som en förstklassig metod för multi‑gen‑redigering, kan Editas’ expertis och pipeline‑fokus på denna CRISPR‑variant visa sig vara ett vinnande kort på lång sikt.

(Du kan läsa mer om CRISPR företag i vår motsvarande artikel “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”.)

Senaste om Editas

Refererade studier:

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 är en tidigare biokemistforskare som arbetade med genetisk analys och kliniska prövningar. Han är nu en aktieanalytiker och finansskribent med fokus på innovation, marknadscykler och geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.