Biotech

Yale Inilunsad ang Breakthrough na Batay sa Cas12a para sa Multi-Gene na Pag-edit ng CRISPR

mm
Na-publish
Na-update
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Pagsisiwalat: Maaaring tumanggap ang Securities.io ng kabayaran kapag gumamit ka ng mga link sa produktong sinuri namin. Hindi nito naaapektuhan ang aming editoryal na pagsusuri. Hindi kami rehistradong tagapayo sa pamumuhunan; hindi ito payo sa pamumuhunan. Basahin ang aming pagsisiwalat sa affiliate.

Pagpapalawak ng Potensyal ng CRISPR

Mula nang matuklasan, ang CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), na nanalo ng 2020 Nobel Prize sa Kimika, ay nagbago nang lubusan sa medisina at bioteknolohiya.

Pinagmulan: Nobel Prize

Pinapayagan ng CRISPR ang mga target na pagbabago sa tiyak na mga genetic na sekwensya, ngunit hindi nito tinatanggal ang panganib ng hindi gustong mutasyon. Patnubay ng FDA ay humihiling ng pagsusuri ng off-target na pag-edit at iba pang hindi sinasadyang pagbabago sa genome.

Mahalaga ito dahil ang hindi nakatuong pagpasok ng gene ay nauugnay sa malalaking problema, partikular ang panganib ng kanser, na ginagawang mahirap at mapagdedebatong gamitin ito sa therapy.

Maaaring gamitin ang CRISPR sa maraming paraan upang putulin ang umiiral nang gene, tanggalin ang isang tiyak na sekwensya, o i-edit/iipasok ang tamang genetic na sekwensya.

 

Itong naging isang medikal na breakthrough sa pag-apruba ng FDA para sa ang unang batay sa CRISPR therapy noong 2023, na binuo ng CRISPR Therapeutics para sa mga genetic na sakit sa dugo (sundan ang link para sa dedikadong ulat tungkol sa CRISPR Therapeutics).

Hindi limitado ang CRISPR sa pag-edit ng isang gene lamang: ipinakita ang multiplex Cas9 editing noong 2013. Ang pagdidisenyo at paghahatid ng maaasahang multi-gene na interbensyon ay nananatiling hamon.

Idinagdag ng pag-aaral ng Yale ang isang Cas12a-based na toolkit para sa daga upang pag-aralan ang sabay-sabay na maraming gene; hindi nito itinatag ang unang multiplex CRISPR na pamamaraan o nagpakita ng paggamot sa mga tao.

Ito ay isang breakthrough na pag-aaral na nagtipon ng napakalaking pangkat ng mga mananaliksik: hindi bababa sa 37 katao ang binanggit bilang mga may-akda ng pag-aaral1 na inilathala sa Nature Biomedical Engineering sa pamagat na “Cas12a-knock-in mice para sa multiplexed genome editing, disease modeling, at immune-cell engineering”.

Maaari itong makatulong sa pagbuo ng mga bagong modelo ng sakit at paggamot, tulad ng genetic na sakit sa atay, kanser sa baga, at kanser sa balat, at pabilisin ang karagdagang pananaliksik sa larangan.

Maraming Sistema ng CRISPR

Kapag tinatalakay ang CRISPR, maging sa unang pagtuklas na nagwagi ng Nobel Prize o sa mga therapy na aprubado na ng FDA, ang tinutukoy ay karaniwang CRISPR-Cas9.

Ang bahaging “Cas” ng sistema ay ang protina na responsable sa pagputol ng DNA strand at sa mismong pag-edit ng gene, na ginagabayan ng isang RNA strand. Maraming iba pang Cas proteins ang pinag-aaralan, at marahil marami pang matutuklasan.

Pinagmulan: YourGenome

Maaari pa nga, sa kalaunan, maging pangkaraniwan para sa mga mananaliksik na magdisenyo lamang ng custom na Cas systems, partikular na gamit ang “OpenCRISPR-1”, isang open-source AI na ginawa upang magdisenyo ng custom na CRISPR system para sa mga tiyak na sitwasyon. Maaaring makatulong din ang isang computer simulation na tinatawag na CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) upang mas maunawaan kung paano i-optimize ang mga CRISPR system.

Ang Cas12a ay isa pang malawak na inaaral na CRISPR system, na may kapaki-pakinabang na katangian para sa multiplex editing.

CRISPR-Cas12a

Mula nang unang tinalakay natin ito noong 2023, marami nang pag-unlad ang naganap sa teknolohiyang Cas12a.

CRISPR-Cas12a ay isang ibang sistema kumpara sa Cas9 sa ilang aspeto:

  • Nagbibigay ng alternatibong mga site ng pagputol kumpara sa kay Cas9.
    • Ang mga problemang mahirap lutasin gamit ang Cas9 ay maaaring magawa gamit ang Cas12.
  • Nagpuputol ito ng DNA sa paraang nag-iiwan ng “sticky” na bahagi ng DNA imbes na “blunt” na pagputol ng Cas9 at maaaring putulin nang maraming beses.
    • Nagdudulot ito ng mas mataas na pagkakataon ng pag-edit ng gene.
  • Wala nang pangangailangan para sa transactivating crRNA (tracrRNA) para sa Cas12a, kabaligtaran ng Cas9. Dahil sa mas maliit na sukat, ito ay magpapahintulot ng mas madaling multiplex genome editing.
    • Mahigit isang gene ang maaaring baguhin nang sabay-sabay gamit ang Cas12a.

Pinagmulan: Wikipedia

Ito ang pinakabagong katangian ng Cas12a na nagpasigla ng pinakamaraming interes mula sa mga biyolohista, dahil maraming sakit o genetic engineering ang nangangailangan ng maramihang pag-edit, pagpasok, at/o pagtanggal ng gene.

Parehong kay Cas9 at Cas12a ay maaaring magsuporta ng multiplex editing. Ang pagiging angkop para sa isang partikular na sakit ay nakadepende sa paraan ng paghahatid, kahusayan ng pag-edit, at kaligtasan, sa halip na sa isang kategoryang kawalan ng kakayahan ng Cas9 na magbago ng maraming gene.

Samantala, nagiging malinaw na ang CRISPR ay may potensyal na lampas pa sa paggagamot ng mga bihirang genetic na sakit, kung saan ang neurolohiya, kanser (onkolohiya), at mga metabolic na isyu ang pinaka-malamang na mapabuti o mailigtas ang buhay ng sampu-sampung milyong tao.

Pinagmulan: ARK Invest

Maaaring makinabang ang ilang iminungkahing therapy sa pag-modify ng ilang gene, ngunit ang kinakailangang pamamaraan ay nakadepende sa sakit at disenyo ng paggamot.

Pag-aaral ng Cas12a ng Yale

Iba’t Ibang Target

Bago magsagawa ng multi-gene editing sa mga tao, kailangan muna nating magkaroon ng mas mahusay na pag-unawa sa epekto ng ganitong agresibong interbensyon sa genome.

Gumamit ang mga mananaliksik ng Yale ng mga daga sa laboratoryo upang genetically engineer ang mga immune cell, kabilang ang CD4+ at CD8+ T-cells, B-cells, at mga dendritic cell na nagmula sa bone marrow. Binago rin nila ang mga gene na may kaugnayan sa kanser at mga tisyu ng atay in-vivo.

Ang materyal para sa CRISPR gene editing ay naihatid sa bawat target gamit ang retroviruses, adeno-associated viruses, at lipid nanoparticles, ayon sa pagkakabanggit.

Upang mapalawak ang posibilidad ng pamamaraan, gumamit din sila ng 2 variant ng Cas12a.

Pagpapatunay ng Kahusayan

Una, ikinabit ng mga mananaliksik ang mutasyon sa isang fluorescent protein upang suriin kung ito ay isinasagawa nang maayos.

Sinuri nila kung paano nagbabago ang kahusayan ng gene editing depende sa mga target na organ. Lumitaw na ang atay, utak, bato, at baga ay kabilang sa mga pinakamadaling makamit ang mataas na antas ng in-vivo gene editing.

Nagbibigay ito ng napakagandang resulta, dahil ang mga organ na ito ay pinakamahalaga para sa mga pangunahing medikal na target ng mga susunod na CRISPR therapy.

Praktikal na Potensyal

Nang mapatunayan na may potensyal ang konsepto, sinubukan ng mga mananaliksik ang mga kaso ng paggamit sa pag-modify ng immune cells at cancer cells.

Pagdating sa immune cells, ang transformation efficiency, isang sukatan kung gaano karaming kabuuang nasubukang selula ang nabago ng genetic, ay kamangha-manghang mataas, umabot hanggang 90-100%.

Isa pang kamangha-manghang resulta, at isang ganap na kinakailangan para sa anumang potensyal na aplikasyon ng in-vivo na therapy, ay napakataas na rate ng on-target mutation. Ibig sabihin, tanging ang ninanais na gene lamang ang binabago, at napakakaunting off-target na pag-edit ng gene ang nangyayari.

DAKO

Pinalalawak pa ng mga mananaliksik ang posibilidad ng teknolohiyang CRISPR-Cas12a, nag-develop sila ng isang bagong dual-gene activation at knockout (DAKO).

Ibig sabihin, ang isang paggamot ay maaaring hatiin at magsanhi ng sabay na pag-activate ng isang gene at pagsupil ng isa pa.

Ito ay isang mahalagang hakbang para sa pag-modify ng mga selula na may komplikadong biochemical mechanisms, halimbawa, isang protina na nag-aactivate ng mekanismo at isa pang protina na sumusupil dito. Sa pamamagitan ng DAKO gene editing, nagiging posible na parehong pataasin ang ninanais na aktibidad lampas sa normal na antas at alisin ang sistemang magpipigil sa ninanais na epekto.

Dahil ang hindi kanais-nais o hindi maayos na pamamahala ng retrocontrols ay madalas na pangunahing dahilan kung bakit hindi nagtatagumpay ang gene editing ayon sa inaasahan, ang DAKO system na ito ay maaaring magdala ng rebolusyon, lalo na sa oncology, neurology, at mga metabolic na paggamot.

Mga Modelo ng Hayop

Ang bagong gene-editing system na gumagamit ng Cas12a ay maaaring kasing-tumpak ng Cas9 ngunit kayang magsagawa ng maramihang pag-edit nang sabay, at ang mga pag-edit na ito ay maaaring parehong activation at suppression ng mga gene.

Ginagawa nitong perpektong system para lumikha ng bagong biological model na maaaring subukan ng mga biyolohista ang kanilang mga hypothesis.

“Ang mga daga na ito ay maaaring magpadali ng mabilis at tuluy-tuloy na workflow para sa in vivo therapeutic gene targeting, disease/tumor modeling, at primary immune-cell engineering.

“Kapag pinagsama sa pooled oligo library synthesizing at cloning, maaaring gamitin ang mga daga na ito para sa high-throughput CRISPR screening upang pag-aralan ang komplikadong mga tanong sa genetics, tulad ng transition ng effector at memory phenotype sa mga immune cell.”

Ang mga ganitong animal model ay napakahalaga upang subukan ang potensyal na paggamot, o mas maunawaan ang komplikadong mga sakit. Kaya kahit na walang therapy na gumagamit ng Cas12a na umabot sa merkado, ito ay magpapatunay na ang CRISPR variant na ito ay magkakaroon ng malaking epekto sa hinaharap na pananaliksik sa biotech.

Pagpapatuloy

Dahil napatunayan sa pag-aaral na ang intensidad ng gene editing ay maaaring mag-iba nang malaki depende sa organ, malamang na makakamit pa ang karagdagang mga pagpapabuti.

Isang mahalagang elemento ay malamang ang pagsubok ng mga bagong vector para sa gene editing system, maaaring ibang virus o ibang lipid nanocapsules. Lalo na, kakailanganin ang mas magagandang vector para sa mga organ na pinakamaliit ang naapektuhan para sa mga tiyak na pag-aaral o sakit.

Sa kalaunan, malamang na ang mga gene editing therapy para sa komplikadong mga sakit tulad ng kanser at neurological issues ay gagamit ng system na mas kahawig ng cas12a system kaysa sa “tradisyonal” na mono-gene Cas9.

Kumpanya ng Cas12a

Editas

EDIT Tsart ng Presyo

Itinatag ang Editas ni Jennifer Doudna, co-discoverer ng CRISPR-Cas9. Nagsimula ang Editas na magtrabaho sa Cas9 ngunit ngayon ay nakatuon na sa isang proprietary na bersyon ng Cas12a na kanilang inhenyero: AsCas12a.

Maaari mong basahin pa ang tungkol sa natatanging katangian ng Cas12a sa aming dedikadong artikulo “Ano ang CRISPR-Cas12a2? & Bakit Ito Mahalaga?”.

Pinagmulan: Editas

Maaari ka ring magbasa ng pangkalahatang-ideya ng lahat ng kumpanya ni Jennifer Doudna sa kaukulang artikulo “Mga Kumpanya ni Jennifer Doudna na Dapat Bantayan.”

Nakatuon ang Editas sa Sickle Cell Disease (SCD) at beta-thalassemia, 2 sakit kung saan natalo nila ang karera para sa unang apruba ng paggamot sa mga kakompetensyang CRISPR Therapeutics at BlueBirdBio.

Sa pangkalahatan, ang SCD program (kamakailan lamang pinangalanang reni-cel) ay naantala nang ilang ulit, na nagdulot ng pag-aalala sa mga mamumuhunan, at mula noon ay muling nakatuon sa in-vivo therapy upang maiba ito sa mga aprubadong SCD therapy.

Gayunpaman, nagmamay-ari ang Editas ng mahahalagang patente sa CRISPR-Cas12, na ginamit ng mga mananaliksik sa University of New South Wales, Australia, upang makabuo ng COVID-19 strip test, na nagpapakita ng potensyal ng teknolohiya lampas sa gene editing.

Pinirmahan din ng Editas noong 2023 ang isang $50M na kasunduan sa Vertex para magamit ng kumpanya ang Cas9 IP ng Editas.

Nakatuon ang Editas sa iba pang bersyon ng CRISPR bukod sa “klasikal” na CRISPR-Cas9 at ang kanilang research IP ay maaaring magamit sa pagtatag ng mga partnership at pagbuo ng kita nang walang FDA-approved na produkto, bukod pa sa cash runway hanggang 2026.

Habang patuloy na napatunayan na ang Cas12a ay isang best-in-class na pamamaraan para sa multi-gene editing, ang kadalubhasaan at pipeline ng Editas na nakatuon sa CRISPR variant na ito ay maaaring magpatunay na isang matagumpay na taya sa kalaunan.

(Maaari kang magbasa pa tungkol sa mga kumpanya ng CRISPR sa aming kaukulang artikulo “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”.)

Pinakabagong Balita sa Editas

Mga Sangguniang Pag-aaral:

1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Cas12a-knock-in mice para sa multiplexed genome editing, disease modelling at immune-cell engineering. Nat. Biomed. Eng (2025). https://www.biospace.com/editas-and-vertex-ink-deal-for-cas9-license-for-50m-upfront

mm

Si Jonathan ay dating mananaliksik na biochemist na nagtrabaho sa pagsusuri ng henetika at mga klinikal na pagsubok. Siya ngayon ay isang stock analyst at manunulat sa pananalapi na nakatuon sa inobasyon, mga siklo ng merkado, at heopolitika sa kanyang publikasyon 'The Eurasian Century'.