een benadering van gentherapie die veel potentieel heeft wordt CRISPR genoemd (regelmatig geclusterde korte palindromische herhalingen met interspace). CRISPR werd enkele decennia geleden ontdekt in bacteriën, waar het diende als onderdeel van een afweersysteem tegen virussen die bacteriën infecteren. Bij deze bacteriën voegen binnenvallende virussen belangrijke delen van hun genetisch materiaal in het genetisch materiaal van de bacteriën. Deze ingevoegde virale genen produceren dan eiwitten en andere moleculen die de cel kapen en er een mini virus fabriek van maken, waardoor de levenscyclus van het invallende virus wordt voortgezet en uiteindelijk de bacteriën worden vernietigd.CRISPR bevat kleine stukjes genetisch materiaal van het virus die kunnen worden gebruikt om de genen van de bacterie te screenen op de aanwezigheid van DNA van een virus. Dat wil zeggen, CRISPR wordt gebruikt om DNA van de bacteriën op signalen van een virale besmetting te screenen—de aanwezigheid van virale DNA. Zodra het virale DNA wordt ontdekt, gebruikt CRISPR dan een enzym genoemd Cas9 (CRISPR-geassocieerde proteã ne 9) om het ongewenste virale DNA te verwijderen of te bewerken. Door het verwijderen van het virale DNA, worden de bacteriën beschermd tegen de effecten van virale infectie.
de combinatie van CRISPR-Cas heeft vele mogelijke toepassingen. In het bijzonder, CRISPR-Cas heeft het potentieel om geërfte wanorde zoals hemofilie en sommige besmettelijke ziekten zoals HIV te behandelen. Voor de rest van onze rapporten over CRISPR-Cas, zullen we het gewoon CRISPR noemen. Voor verdere bespreking van CRISPR, geven we wat achtergrondinformatie over HIV-infectie van een cel, de verspreiding van het virus in het lichaam en enkele effecten van ART.
het verwijderen van HIV
net als het eerdere voorbeeld van het virus dat bacteriën infecteerde, beïnvloedt een in grote lijnen gelijkaardig proces de cellen van het immuunsysteem waarop HIV gericht is. Cellen die de receptor CD4 op hun oppervlak (evenals de co-receptoren CCR5 en CXCR4) kunnen worden geïnfecteerd door HIV. Dergelijke cellen omvatten hoofdzakelijk bepaalde T-lymfocyten (T-cellen) algemeen genoemd CD4 T-cellen (of gewoon CD4+ cellen), evenals cellen genoemd monocyten (in hun rijpe vorm worden deze macrofagen genoemd) en cellen met betrekking tot macrofagen (zoals dendritische cellen in de huid en mucosale weefsels en microglia in de hersenen). Nadat HIV zijn genetisch materiaal in doelcellen heeft ingebracht, kunnen deze geactiveerd worden, omgezet in minivirusfabrieken en uiteindelijk sterven.
ART en het HIV-reservoir
HIV-behandeling (ART) is zeer effectief wanneer het wordt ingenomen zoals voorgeschreven en voorgeschreven. Als gevolg hiervan verwachten wetenschappers steeds meer dat veel KUNSTGEBRUIKERS een bijna normale levensverwachting zullen hebben. Kunst geneest HIV echter niet. De redenen hiervoor zijn niet zeker, maar sommige experimenten suggereren dat ondanks goede naleving van kunst en een niet—detecteerbare virale belasting in het bloed, kleine hoeveelheden HIV diep in het lichaam blijven-in lymfeklieren, de hersenen, delen van de darm, vetweefsel, testikels en ga zo maar door. Wetenschappers verwijzen naar deze delen van het lichaam waar kleine hoeveelheden HIV nog steeds op de loer liggen ondanks het gebruik van kunst als heiligdommen of reservoirs.
Nano-kunst
ten minste tien jaar lang ontwikkelen onderzoekers aan de Universiteit van Nebraska wat zij nano-formuleringen van kunst noemen—zeer kleine kristallen van drugs omgeven door een bol vet. Deze met medicijnen gevulde vetballen dringen in laboratorium-en dierexperimenten door in allerlei weefsels waar ze een goede anti-HIV-activiteit hebben. Kortdurende experimenten hebben echter aangetoond dat nano-kunst op zichzelf HIV-infectie in laboratoriummuizen niet geneest.
terug naar CRISPR
experimenten met HIV-geïnfecteerde muizen hebben aangetoond dat CRISPR een groot deel van het HIV-DNA uit geïnfecteerde cellen kan verwijderen. CRISPR zelf geneest HIV-infectie echter niet bij muizen.In recente experimenten hebben wetenschappers van de Universiteit van Nebraska samengewerkt met andere wetenschappers van de Temple University in Philadelphia die ervaring hebben met CRISPR. Ze voerden een reeks zeer complexe en gedetailleerde experimenten uit met HIV-geïnfecteerde muizen die een van de volgende interventies kregen:
- nano-ART
- CRISPR
- nano-ART + CRISPR
- geen interventie
:
- dolutegravir + 3TC + abacavir
een formulering met onmiddellijke afgifte van alle drie de geneesmiddelen wordt verkocht als een pil genaamd Triumeq en wordt eenmaal daags ingenomen.CRISPR werd gebruikt om belangrijke stukken van het genetische materiaal van HIV in cellen van het immuunsysteem van de muizen te zoeken.Uitgebreide analyse van bloed en weefsels van de muizen suggereerde dat een combinatie van nano-ART en CRISPR HIV bij ongeveer 30% van de muizen kon verwijderen. Er was geen duidelijke toxiciteit.
de resultaten van de combinatie van nano-Kunst en CRISPR zijn spannend, maar moeten voorlopig worden beschouwd. Ze suggereren dat een dergelijke combinatie op een dag in staat zou kunnen zijn om sommige apen geïnfecteerd met SIV (Simian immunodeficiency virus) te genezen—een virus dat een AIDS-achtige aandoening veroorzaakt bij vatbare apen. De resultaten suggereren ook de mogelijkheid dat CRISPR + nano-ART kan worden gebruikt om te proberen HIV-infectie bij mensen te genezen. Er zijn echter nog veel stappen die in het verschiet liggen en kwesties die moeten worden onderzocht voordat nano-ART en CRISPR klaar zijn voor gebruik bij mensen. Hieronder zijn enkele van deze kwesties.
CRISPR-safety and other issues
wanneer u verslag doet van spannend nieuws over het werk dat in een onderzoekslaboratorium is verricht met betrekking tot behandelingen voor HIV of andere catastrofale aandoeningen, moet worden benadrukt dat muizen geen mensen zijn. Dat wil zeggen, als elke experimentele therapie die muizen geen kwaad deed ook veilig en effectief werkte bij mensen, zouden we veel meer zeer effectieve therapieën beschikbaar hebben voor verschillende aandoeningen.
naast het verwijderen van het genetisch materiaal van HIV bij de muizen, is het mogelijk dat CRISPR per ongeluk nuttig DNA uit cellen kan verwijderen. Dit is gebeurd in sommige experimenten gedaan door andere wetenschappers, maar niet in de huidige samenwerking. De verwijdering van nuttig DNA door CRISPR wordt genoemd een “off-target” effect door wetenschappers. Tot nu toe heeft het team dat samenwerkt aan het gebruik van nano-ART en CRISPR met muizen geen off-target effecten gevonden.CRISPR wordt ook gebruikt om SIV van sommige geïnfecteerde apen te verwijderen. De voorlopige resultaten van deze experimenten lijken veelbelovend. Aangezien sommige apensoorten echter genetisch meer op mensen lijken dan op muizen, zijn langetermijnobservatie en nauwgezette klinische controle van apen die met CRISPR (en nano-ART) zijn behandeld nodig om het potentieel voor bijwerkingen op lange termijn te beoordelen. De studies op lange termijn zijn belangrijk omdat de off-target gevolgen van CRISPR niet duidelijk voor wat tijd—misschien jaren kunnen worden. Dergelijke controle is ook essentieel omdat het momenteel onmogelijk is om elke cel in het lichaam te beoordelen om erachter te komen of zijn DNA per ongeluk door CRISPR is verwond.
het is niet duidelijk hoe CRISPR kan worden uitgeschakeld bij mensen die het ontvangen. Het kan niet veilig zijn om CRISPR constant op en geactiveerd in een levende persoon te verlaten.
in de experimenten uitgevoerd door het Nebraska-Philadelphia team, bleek dat muizen geïnfecteerd waren met een onschadelijk virus dat aangepast was om CRISPR mogelijk te maken. Het is niet duidelijk of dezelfde technologie bij mensen zou werken.
Nano-art-veiligheid en andere kwesties
de formuleringen van kunst die door het Nebraska-Philadelphia-team van wetenschappers werden gebruikt, werden in een laboratorium op kleine schaal ontwikkeld en bedoeld voor gebruik bij muizen. Als grote aantallen apen en mensen experimenten met dergelijke formuleringen worden gepland, zullen wetenschappers nano-kunst op relatief grote schaal moeten produceren. Zij zullen er ook voor moeten zorgen dat dergelijke nano-kunst vrij is van contaminanten. Vervolgens zullen ze de veiligheid op korte en lange termijn bij apen en mensen moeten beoordelen. Nano-kunst zal kunnen doordringen en concentreren in reservoirs in het lichaam, waaronder de hersenen, darm, lymfeklieren, testikels en ga zo maar door. Het effect van nano-ART op de gezondheid van deze weefsels moet worden beoordeeld en volledig worden begrepen. Nadat het eerste veiligheidsexperimenten heeft doorstaan, zal nano-ART moeten worden getest op zowel de veiligheid op lange termijn als de effectiviteit bij het bereiken van Virale onderdrukking. Het is onwaarschijnlijk dat Nano-kunst op zichzelf HIV kan genezen.
een ander probleem met nano-kunst is het bepalen van de ideale manier om deze formulering in het lichaam te krijgen. Is regelmatige intraveneuze infusie het beste? Of zullen andere methoden, zoals intramusculaire injectie, even goed werken?
CRISPR momenteel in klinische studies
Momenteel zijn er klinische studies aan de gang met CRISPR bij HIV-negatieve mensen in de volgende landen voor de volgende aandoeningen:
Verenigde Staten
- kanker van bepaalde witte bloedcellen-één persoon
- kanker die voorkomt in de buurt van gewrichten – één persoon
China
- niet-kleincellige longkanker die is uitgezaaid naar andere organen – 12 personen
voorlopige resultaten van deze experimenten bij mensen suggereren dat CRISPR tot nu toe veilig is. Er is meer tijd nodig voordat artsen weten of CRISPR in deze gevallen zal werken. Nochtans, hebben sommige wetenschappers en artsen gewaarschuwd dat het uitgeven van genen onbedoeld de verspreiding van kankercellen in sommige van deze mensen zou kunnen toelaten. Daarom zal langdurige monitoring van met CRISPR behandelde deelnemers aan de bovengenoemde studies noodzakelijk zijn.
houd in gedachten
het is belangrijk op te merken dat ongeveer 30% van de HIV-geïnfecteerde muizen in het Nebraska-Philadelphia-onderzoek van HIV werden genezen met het gecombineerde gebruik van nano-ART en CRISPR. Dit is een ongelooflijke wetenschappelijke prestatie. Echter, genezing tarieven moeten toenemen in toekomstige experimenten. CRISPR en nano-ART therapie staan nog in de kinderschoenen en er ligt nog veel onderzoek in het verschiet voordat ze kunnen worden getest in grote aantallen HIV-positieve mensen.
om een genezingspercentage te bereiken dat hoger is dan het in dit onderzoek gerapporteerde genezingspercentage van 30%, is het ten minste aannemelijk dat CRISPR in de toekomst wellicht moet worden verfijnd. Het intensiveren van de bewerkingscapaciteit van CRISPR kan per ongeluk het risico verhogen dat vitale menselijke genen worden verwijderd.
een andere mogelijkheid is dat, naast CRISPR en nano-ART, meer experimentele therapieën zullen moeten worden gebruikt. Het gebruik van meerdere experimentele therapieën bij mensen met HIV kan potentiële problemen, met name bijwerkingen, verhogen. Dit is nog een andere reden voor nauwe laboratorium – en klinische monitoring van dieren en mensen die CRISPR ondergaan, zowel op korte als lange termijn.
er is ook een ander probleem in verband met CRISPR en andere potentiële HIV-genezing therapieën die we bespreken in het volgende artikel in dit nummer van TreatmentUpdate.
middelen
Behandelingbijwerking 231
the Canadian HIV Cure Enterprise (CanCURE)
– Sean R. Hosein
- Dash PK, Kaminski R, Bella R, et al. Sequentiële LASER ART en CRISPR behandelingen elimineren HIV-1 in een subset van geïnfecteerde gehumaniseerde muizen. Natuurcommunicatie. 2019 Jul 2; 10 (1): 2753.
- Panfil AR, London JA, Green PL, et al. CRISPR / Cas9 genoom het uitgeven om latente HIV-1 provirusuit te schakelen. Grenzen in de Microbiologie. 2018 dec 14; 9: 3107.
- Wang L, Yang Y, Breton CA, et al. CRISPR / Cas9-gemedieerde in vivo gen richten corrigeert hemostase in pasgeboren en volwassen factor IX-knockout muizen. Bloed. 2019 Jun 27; 133 (26): 2745-2752.
- Pipe SW, Selvaraj SR. Gen bewerken in hemofilie: een” CRISPR ” keuze? Bloed. 2019 Jun 27; 133 (26): 2733-2734.