a génterápia egyik megközelítését, amely nagy potenciállal rendelkezik, CRISPR-nek hívják (rendszeresen csoportosított, rövid palindromikus ismétlések). A CRISPR-t több évtizeddel ezelőtt fedezték fel baktériumokban, ahol a baktériumokat megfertőző vírusok elleni védelmi rendszer részeként szolgált. Ezekben a baktériumokban a behatoló vírusok genetikai anyaguk kulcsfontosságú részeit beillesztik a baktériumok genetikai anyagába. Ezek a beillesztett vírusgének fehérjéket és más molekulákat termelnek, amelyek eltérítik a sejtet, és mini vírusgyárrá alakítják, folytatva a behatoló vírus életciklusát, és végül elpusztítják a baktériumokat.
a CRISPR a vírus genetikai anyagának apró darabjait tartalmazza, amelyek felhasználhatók a baktériumok génjeinek szűrésére a vírus DNS jelenléte szempontjából. Ez azt jelenti, hogy a CRISPR—t a baktériumok DNS-ének szűrésére használják a vírusfertőzés jeleire-a vírus DNS jelenlétére. A vírus DNS kimutatása után a CRISPR egy Cas9 nevű enzimet (CRISPR-asszociált fehérje 9) használ a nem kívánt vírus DNS eltávolítására vagy szerkesztésére. A vírus DNS eltávolításával a baktériumok védve vannak a vírusfertőzés hatásaitól.
a CRISPR-Cas kombinációjának számos lehetséges alkalmazása van. Különösen a CRISPR-Cas képes kezelni az öröklött rendellenességeket, például a hemofíliát és néhány fertőző betegséget, például a HIV-t. A CRISPR-Cas-ról szóló többi jelentés esetében egyszerűen CRISPR-ként hivatkozunk rá. A CRISPR további megvitatása előtt adunk némi hátteret a sejt HIV-fertőzéséről, a vírus eloszlásáról a szervezetben és az ART néhány hatásáról.
a HIV eltávolítása
a baktériumokat megfertőző vírus korábbi példájához hasonlóan egy nagyjából hasonló folyamat befolyásolja az immunrendszer HIV által megcélzott sejtjeit. A CD4 receptort megjelenítő sejtek (valamint a CCR5 és CXCR4 társreceptorok) HIV-fertőzöttek lehetnek. Az ilyen sejtek főként bizonyos T-limfocitákat (T-sejteket) tartalmaznak, amelyeket általában CD4 T-sejteknek (vagy egyszerűen CD4+ sejteknek) neveznek, valamint a monocitáknak nevezett sejteket (Érett formájukban ezeket makrofágoknak nevezik) és a makrofágokkal rokon sejteket (például a bőr és a nyálkahártya szöveteinek dendritikus sejtjeit, valamint az agy mikrogliáját). Miután a HIV beilleszti genetikai anyagát a célsejtekbe, ezek aktiválódhatnak, mini vírusgyárakká alakulhatnak, és végül meghalhatnak.
ART és a HIV-rezervoár
a HIV-kezelés (ART) rendkívül hatékony, ha az utasításoknak és az előírásoknak megfelelően alkalmazzák. Ennek eredményeként a tudósok egyre inkább arra számítanak, hogy sok ART-felhasználó várható élettartama majdnem normális lesz. Az ART azonban nem gyógyítja meg a HIV-t. Ennek okai nem biztosak, de néhány kísérlet azt sugallja, hogy az ART jó betartása és a vérben kimutathatatlan vírusterhelés ellenére kis mennyiségű HIV marad a test mélyén-a nyirokcsomókban, az agyban, a bél egyes részein, zsírszövet, herék és így tovább. A tudósok ezekre a testrészekre utalnak, ahol kis mennyiségű HIV még mindig leselkedik annak ellenére, hogy a művészetet szentélyként vagy tározóként használják.
Nano-ART
legalább egy évtizede, a kutatók a University of Nebraska volna fejlődő, hogy hívják nano-készítmények ART—nagyon apró kristályok a drog körül egy gömb a zsír. Ezek a gyógyszer-tele kövér golyókat találtak, hogy behatoljon különféle szövetek, laboratóriumi vagy állatkísérletek, ahol jó HIV-ellenes tevékenység. Azonban a rövid távú kísérletek során megállapította, hogy a nano-MŰVÉSZET önmagában nem gyógyítja meg a HIV-fertőzés laboratóriumi egerek.
vissza a CRISPR-hez
HIV-fertőzött egerekkel végzett kísérletek azt találták, hogy a CRISPR képes eltávolítani a HIV DNS-ének nagy részét a fertőzött sejtekből. A CRISPR azonban önmagában nem gyógyítja meg a HIV-fertőzést egerekben.
a nano-ART és a CRISPR kombinálása
a legutóbbi kísérletekben a Nebraskai Egyetem tudósai együttműködtek a philadelphiai Temple Egyetem más tudósaival, akik szakértelemmel rendelkeznek a CRISPR-rel. Nagyon összetett és részletes kísérleteket végeztek HIV-fertőzött egerekkel, amelyek a következő beavatkozások egyikét kapták:
- nano-ART
- CRISPR
- nano-ART + CRISPR
- nincs beavatkozás
az ezekben a kísérletekben használt nano-ART három széles körben használt HIV-ellenes gyógyszerből készült, az alábbiak szerint:
- dolutegravir + 3TC + abakavir
mindhárom gyógyszer azonnali hatóanyag-leadású gyógyszerformáját Triumeq nevű tabletta formájában értékesítik, naponta egyszer.
a CRISPR-t használták a HIV genetikai anyagának kulcsfontosságú darabjainak keresésére az egerek immunrendszerének sejtjeiben.
az egerek vérének és szöveteinek kiterjedt elemzése azt sugallta, hogy a nano-ART és a CRISPR kombinációja képes volt eltávolítani a HIV-t az egerek körülbelül 30% – ában. Nem volt nyilvánvaló toxicitás.
a nano-ART és a CRISPR kombinációjának eredményei izgalmasak, de előzetesnek kell tekinteni. Azt sugallják, hogy egy nap egy ilyen kombináció képes lehet gyógyítani néhány siv—vel fertőzött majmot (simian immundeficiency virus)-egy vírus, amely AIDS-szerű állapotot okoz a fogékony majmokban. Az eredmények azt is sugallják, hogy a CRISPR + nano-ART felhasználható az emberek HIV-fertőzésének gyógyítására. Azonban még mindig sok lépés áll előttünk, és olyan kérdések, amelyeket meg kell vizsgálni, mielőtt a nano-ART és a CRISPR készen áll az emberek használatára. Az alábbiakban felsorolunk néhány ilyen kérdést.
CRISPR—safety and other issues
amikor egy kutatólaboratóriumban végzett munkával kapcsolatos izgalmas hírekről számol be a HIV vagy más katasztrofális állapotok gyógyításáról, hangsúlyozni kell, hogy az egerek nem emberek. Vagyis, ha minden olyan kísérleti terápia, amely nem károsította az egereket, biztonságosan és hatékonyan működött az emberekben, sokkal több rendkívül hatékony terápia áll rendelkezésre a különböző körülmények között.
amellett, hogy eltávolítja a HIV genetikai anyagát az egerekből, lehetséges, hogy a CRISPR véletlenül eltávolíthatja a hasznos DNS-t a sejtekből. Ez történt néhány kísérletben, amelyet más tudósok végeztek, de a jelenlegi együttműködésben nem. A hasznos DNS CRISPR általi eltávolítását a tudósok “célon kívüli” hatásnak nevezik. Eddig a nano-ART és a CRISPR egerekkel való használatával foglalkozó csapat nem talált célzott hatásokat.
a CRISPR-t arra is használják, hogy eltávolítsák a siv-t néhány fertőzött majomból. E kísérletek előzetes eredményei ígéretesnek tűnnek. Mivel azonban egyes majomfajok genetikailag jobban hasonlítanak az emberekre, mint az egerekre, a CRISPR-rel (és nano-ART-val) kezelt majmok hosszú távú megfigyelésére és szoros klinikai monitorozására van szükség a hosszú távú mellékhatások lehetőségének felméréséhez. A hosszú távú vizsgálatok azért fontosak, mert a CRISPR nem célzott következményei egy ideig—talán évekig-nem válnak nyilvánvalóvá. Az ilyen megfigyelés azért is elengedhetetlen, mert jelenleg lehetetlen felmérni a test minden sejtjét annak kiderítésére, hogy DNS-ét véletlenül megsérült-e a CRISPR.
nem világos, hogy a CRISPR hogyan kapcsolható ki azokban az emberekben, akik megkapják. Lehet, hogy nem biztonságos a CRISPR folyamatos bekapcsolása és aktiválása egy élő emberben.
a Nebraska-Philadelphia csapat által végzett kísérletekben úgy tűnik, hogy az egereket ártalmatlan vírussal fertőzték meg, amelyet a CRISPR engedélyezéséhez módosítottak. Nem világos, hogy ugyanaz a technológia működne-e az emberekben.
Nano-ART—safety and other issues
a Nebraska-Philadelphia kutatócsoport által használt ART formulákat egy kis laboratóriumban fejlesztették ki, és egerekben való felhasználásra szánták. Ha nagyszámú majom – és emberkísérletet terveznek ilyen készítményekkel, a tudósoknak viszonylag nagy léptékben kell előállítaniuk a nano-művészetet. Azt is biztosítaniuk kell, hogy az ilyen nano-ART mentes legyen minden szennyeződéstől. Ezután fel kell mérniük annak rövid és hosszú távú biztonságosságát majmokban és emberekben. A Nano-ART képes lesz behatolni és koncentrálni a test tározóiba, beleértve az agyat, a bélrendszert, a nyirokcsomókat, a heréket és így tovább. A nano-ART ezen szövetek egészségére gyakorolt hatását fel kell mérni és teljes mértékben meg kell érteni. A kezdeti biztonsági kísérletek elvégzése után a nano-ART-ot mind a hosszú távú biztonságosság, mind a hatékonyság szempontjából tesztelni kell a vírusszuppresszió elérésében. A Nano-ART önmagában nem valószínű, hogy gyógyítja a HIV-t.
egy másik kérdés a nano-ART meghatározza az ideális módja annak, hogy ez a készítmény a szervezetben. A rendszeres intravénás infúzió a legjobb? Vagy más módszerek, például intramuszkuláris injekció, ugyanolyan jól működnek?
CRISPR jelenleg klinikai vizsgálatokban
klinikai vizsgálatok jelenleg folyamatban vannak a CRISPR-rel HIV-negatív embereknél a következő országokban a következő feltételek mellett:
Egyesült Államok
- egyes fehérvérsejtek rákja – egy személy
- az ízületek közelében megjelenő rák – egy személy
Kína
- nem kissejtes tüdőrák, amely más szervekre terjedt ki-12 ember
az embereken végzett kísérletek előzetes eredményei azt sugallják, hogy eddig a CRISPR biztonságos. Több időre van szükség, mielőtt az orvosok megtudnák, hogy a CRISPR működni fog-e ezekben az esetekben. Egyes tudósok és orvosok azonban arra figyelmeztettek, hogy a génszerkesztés véletlenül lehetővé teheti a rákos sejtek terjedését néhány ilyen emberben. Ezért a CRISPR-vel kezelt résztvevők hosszú távú monitorozása a fenti vizsgálatokra lesz szükség.
ne feledje
fontos megjegyezni, hogy a Nebraska-Philadelphia vizsgálatban a HIV-fertőzött egerek körülbelül 30%-a gyógyult meg a HIV-ről a nano-ART és a CRISPR kombinált alkalmazásával. Ez hihetetlen tudományos eredmény. A gyógyulási aránynak azonban növekednie kell a jövőbeni kísérletekben. A CRISPR és a nano-ART terápia még gyerekcipőben jár, és sok kutatás áll előttünk, mielőtt nagyszámú HIV-pozitív embernél tesztelhetnék őket.
a jelen tanulmányban közölt 30% – os gyógyulási aránynál magasabb gyógyulási arány elérése érdekében legalább valószínű, hogy a jövőben a CRISPR-t finomítani kell. A CRISPR szerkesztési kapacitásának fokozása akaratlanul is növelheti a létfontosságú emberi gének törlésének kockázatát.
egy másik lehetőség az, hogy a CRISPR és a nano-ART mellett több kísérleti terápiát kell alkalmazni. Több kísérleti terápia alkalmazása HIV – fertőzötteknél növelheti a lehetséges problémákat, különösen a mellékhatásokat. Ez egy újabb ok a CRISPR-en átesett állatok és emberek szoros laboratóriumi és klinikai megfigyelésére, mind rövid, mind hosszú távon.
van még egy kérdés a CRISPR-rel és más potenciális HIV-gyógyító terápiákkal kapcsolatban, amelyeket a TreatmentUpdate következő cikkében tárgyalunk.
források
Kezelés231. frissítés
a kanadai HIV Cure Enterprise (CanCURE)
—Sean R. Hosein
- Dash PK, Kaminski R, Bella R, et al. Szekvenciális LÉZER a MŰVÉSZET, mind a CRISPR kezelés megszünteti a HIV-1 egy részhalmaza fertőzött humanizált egerek. Nature Communications. 2019 júl 2;10(1): 2753.
- Panfil AR, London JA, Green PL, et al. CRISPR/Cas9 genom szerkesztés letiltása a látens HIV-1 provirus. Határok a mikrobiológiában. 2018 Dec 14; 9:3107.
- Wang L, Yang Y, Breton CA, et al. CRISPR/Cas9 által közvetített in vivo gén célzás korrigálja a hemosztázis újszülött felnőtt IX-es faktor-knockout egerek. Vér. 2019 Jun 27;133(26):2745-2752.
- Cső SW, Selvaraj SR. Génszerkesztés hemofíliában:” CRISPR ” választás? Vér. 2019 június 27;133 (26): 2733-2734.