CRISPR Gen-editing en -ziekte

Nu de genbewerkende geest uit de fles is, wat zou u het eerst willen?

Baby's met 'perfecte' ogen, overdreven intelligentie en een vleugje filmster-uitstraling?

AdvertentieAdvertentie

Of een wereld zonder ziekten … niet alleen voor uw gezin, maar voor elk gezin in de wereld?

Op basis van recente gebeurtenissen werken veel wetenschappers aan het laatste.

Eerder deze maand gebruikten wetenschappers van de Oregon Health & Science University een hulpmiddel om genen te bewerken om een ​​ziekte-veroorzakende mutatie in een embryo te corrigeren.

Advertentie

De techniek, bekend als CRISPR-Cas9, fixeerde de mutatie in het nucleaire DNA van de embryo's die hypertrofische cardiomyopathie veroorzaakt, een veel voorkomende hartaandoening die kan leiden tot hartfalen of hartdood.

Dit is de eerste keer dat dit hulpprogramma voor het bewerken van genen is getest op menselijke eieren van klinische kwaliteit.

Advertentiesadvertentie

Als een van deze embryo's was geïmplanteerd in de baarmoeder van een vrouw en zich volledig had kunnen ontwikkelen, zou de baby vrij zijn geweest van de ziekteverwekkende variant van het gen.

Dit soort nuttige verandering zou ook zijn doorgegeven aan toekomstige generaties.

Geen van de embryo's in deze studie werd geïmplanteerd of liet zich ontwikkelen. Maar het succes van het experiment biedt een glimp van het potentieel van CRISPR-Cas9.

Kunnen we onze wereld die ziektevrij is, ooit nog bewerken?

Hoe gene-editing werkt

Volgens de Genetic Disease Foundation zijn er meer dan 6, 000 menselijke genetische afwijkingen.

AdvertisementAdvertisement

Wetenschappers zouden in theorie CRISPR-Cas9 kunnen gebruiken om een ​​van deze ziekten in een embryo te corrigeren.

Om dit te doen, zouden ze een geschikt stuk RNA nodig hebben om overeenkomende stukken genetisch materiaal te richten.

Het Cas9-enzym knipt DNA op die plek, waardoor wetenschappers een specifiek gen kunnen verwijderen, repareren of vervangen.

Advertentie

Sommige genetische ziekten kunnen echter gemakkelijker te behandelen zijn met deze methode dan andere.

"De meeste mensen richten zich, althans in eerste instantie, op ziekten waarbij er echt maar één gen is - of een beperkt aantal genen - en ze worden heel goed begrepen," Megan Hochstrasser, PhD, manager wetenschappelijke communicatie bij de Innovative Genomics Institute in California, vertelde Healthline.

AdvertisementAdvertisement

Ziekten veroorzaakt door een mutatie in een enkel gen omvatten sikkelcelanemie, cystic fibrosis en de ziekte van Tay-Sachs. Deze beïnvloeden miljoenen mensen over de hele wereld.

Dit soort ziektes is echter veel kleiner dan ziekten als hart- en vaatziekten, diabetes en kanker, die miljoenen mensen over de hele wereld doden.

Genetica - samen met omgevingsfactoren - dragen ook bij tot obesitas, psychische aandoeningen en de ziekte van Alzheimer, hoewel wetenschappers nog steeds bezig zijn om precies te begrijpen hoe.

Advertentie

Op dit moment richt het meeste CRISPR-Cas9-onderzoek zich op eenvoudigere ziekten.

"Er zijn veel dingen die met de technologie moeten worden uitgewerkt om de plek te bereiken waar we hem ooit zouden kunnen toepassen op een van die polygene ziektes, waarbij meerdere genen bijdragen of één gen meerdere effecten heeft, "Zei Hochstrasser.

AdvertentieAdvertentie

Volwassenen en kinderen behandelen, geen embryo's

Hoewel 'designer babies' veel media-aandacht krijgen, is veel CRISPR-Cas9-onderzoek elders gericht.

"De meeste mensen die hieraan werken, werken niet in menselijke embryo's," zei Hochstrasser. "Ze proberen te achterhalen hoe we behandelingen kunnen ontwikkelen voor mensen die al ziek zijn. "

Dit soort behandelingen zou ten goede komen aan kinderen en volwassenen die al met een genetische ziekte leven, evenals aan mensen die kanker ontwikkelen.

Deze aanpak kan ook de 25 tot 30 miljoen Amerikanen helpen die een van de meer dan 6 800 zeldzame ziekten hebben.

"Gen-editing is echt een krachtige optie voor mensen met een zeldzame ziekte," zei Hochstrasser. "Je zou theoretisch een fase I klinische studie kunnen doen met alle mensen in de wereld die een bepaalde [zeldzame] aandoening hebben en ze allemaal genezen als het werkt. "

Zelden voorkomende ziekten treffen minder dan 200.000 mensen in de Verenigde Staten op een gegeven moment, wat betekent dat er minder stimulans is voor farmaceutische bedrijven om behandelingen te ontwikkelen.

Deze minder algemene ziekten omvatten cystic fibrosis, de ziekte van Huntington, spierdystrofie en bepaalde soorten kanker.

Vorig jaar boekten onderzoekers van de University of California Berkeley vooruitgang bij het ontwikkelen van een ex vivo-therapie - waarbij je cellen uit een persoon haalt, aanpast en terug in het lichaam stopt.

Deze behandeling was voor sikkelcelziekte. In deze toestand zorgt een genetische mutatie ervoor dat hemoglobinemoleculen aan elkaar plakken, waardoor de rode bloedcellen vervormen. Dit kan leiden tot blokkades in de bloedvaten, bloedarmoede, pijn en orgaanfalen.

Onderzoekers gebruikten CRISPR-Cas9 om stamcellen genetisch te manipuleren om de mutatie van de sikkelcelziekte te herstellen. Vervolgens injecteerden ze deze cellen in muizen.

De stamcellen migreerden naar het beenmerg en ontwikkelden zich tot gezonde rode bloedcellen. Vier maanden later waren deze cellen nog steeds te vinden in het bloed van de muis.

Dit is geen remedie voor de ziekte, omdat het lichaam rode bloedcellen zou blijven maken die de mutatie van de sikkelcelziekte hebben.

Maar onderzoekers denken dat als genoeg gezonde stamcellen wortel schieten in het beenmerg, dit de ernst van ziektesymptomen kan verminderen.

Er is meer werk nodig voordat onderzoekers deze behandeling bij mensen kunnen testen.

Een groep Chinese onderzoekers gebruikte vorig jaar een vergelijkbare techniek om mensen met een agressieve vorm van longkanker te behandelen - de eerste klinische proef in zijn soort.

In deze studie hebben onderzoekers de immuuncellen van patiënten aangepast om een ​​gen uit te schakelen dat betrokken is bij het stoppen van de immuunrespons van de cel.

Onderzoekers hopen dat de genetisch gemodificeerde immuuncellen, eenmaal geïnjecteerd in het lichaam, een sterkere aanval op de kankercellen zullen krijgen.

Dit soort therapieën kan ook werken voor andere bloedziekten, kanker of immuunproblemen.

Maar bepaalde ziekten zullen een grotere uitdaging zijn om op deze manier te behandelen.

"Als u bijvoorbeeld een hersenaandoening heeft, kunt u iemands brein niet verwijderen, geen gene-editing doen en het dan weer inbrengen", zei Hochstrasser. "Dus we moeten uitzoeken hoe we deze reagentia naar de plaatsen kunnen krijgen die ze nodig hebben om in het lichaam te zijn. "

Indirecte preventie van ziekten bij de mens

Niet elke menselijke ziekte wordt veroorzaakt door mutaties in ons genoom.

Door vectoren overgedragen ziekten zoals malaria, gele koorts, dengue-koorts en slaapziekte doden jaarlijks meer dan 1 miljoen mensen wereldwijd.

Veel van deze ziekten worden overgedragen door muggen, maar ook door teken, vliegen, vlooien en zoetwaterslakken.

Wetenschappers werken aan manieren om gene-editing te gebruiken om de tol van deze ziekten voor de gezondheid van mensen over de hele wereld te verminderen.

"We kunnen mogelijk malaria van de hand doen door muggen te ontwerpen die de parasiet die malaria veroorzaakt niet kunnen overbrengen", zei Hochstrasser. "We zouden dit kunnen doen met behulp van de CRISPR-Cas9-techniek om dit kenmerk heel snel door de hele muggenpopulatie heen te duwen. "

Onderzoekers gebruiken CRISPR-Cas9 ook om" designer "-producten te maken.

DuPont heeft onlangs met behulp van gene-editing een nieuwe variëteit van wasachtige maïs geproduceerd die hogere hoeveelheden zetmeel bevat, die in voedingsmiddelen en de industrie worden gebruikt.

Gemodificeerde gewassen kunnen ook helpen het aantal sterfgevallen als gevolg van ondervoeding te verminderen, dat verantwoordelijk is voor bijna de helft van alle sterfgevallen wereldwijd bij kinderen jonger dan 5.

Wetenschappers zouden CRISPR-Cas9 mogelijk kunnen gebruiken om nieuwe soorten voedsel te creëren die ongediertebestendig zijn, droogteresistent of bevatten meer micronutriënten.

Een voordeel van CRISPR-Cas9, in vergelijking met traditionele plantenveredeling, is dat het wetenschappers in staat stelt om een ​​enkel gen van een verwante wilde plant in te brengen in een gedomesticeerd ras, zonder andere ongewenste eigenschappen.

Gen-editing in de landbouw kan ook sneller gaan dan onderzoek bij mensen, omdat er geen behoefte is aan jarenlang klinisch onderzoek in laboratoria, dieren en mensen.

"Hoewel planten vrij langzaam groeien," zei Hochstrasser, "is het echt sneller om [genetisch gemanipuleerde planten] in de wereld te krijgen dan een klinische proef bij mensen te doen. "

Veiligheid en ethische bezorgdheid

CRISPR-Cas9 is een krachtig hulpmiddel, maar het roept ook verschillende vragen op.

"Er wordt momenteel veel gediscussieerd over de beste manier om zogenoemde 'off-target-effecten' te detecteren," zei Hochstrasser. "Dit is wat er gebeurt wanneer het [Cas9] -eiwit ergens snijdt dat vergelijkbaar is met waar je wilt dat het snijdt. "

Niet-doelwit snijdt kan leiden tot onverwachte genetische problemen die ervoor zorgen dat een embryo doodgaat.Een bewerking in het verkeerde gen zou ook een geheel nieuwe genetische ziekte kunnen veroorzaken die zou worden doorgegeven aan toekomstige generaties.

Zelfs als CRISPR-Cas9 wordt gebruikt om muggen en andere insecten te modificeren, neemt de veiligheid toe - zoals wat gebeurt wanneer u grootschalige veranderingen aanbrengt in een ecosysteem of een eigenschap in een populatie die uit de hand loopt.

Er zijn ook veel ethische problemen bij het modificeren van menselijke embryo's.

Zal CRISPR-Cas9 helpen de wereld van de ziekte te verjagen?

Het lijdt geen twijfel dat het een flinke deuk zal maken bij vele ziekten, maar het is onwaarschijnlijk dat ze allemaal snel zullen genezen.

We beschikken al over hulpmiddelen om genetische ziekten te voorkomen - zoals vroege genetische screening van foetussen en embryo's - maar deze worden niet universeel gebruikt.

"Tientallen genetische ziektes worden nog steeds niet voorkomen, omdat veel mensen niet weten dat ze mutaties bevatten die kunnen worden geërfd," zei Hochstrasser.

Sommige genetische mutaties gebeuren ook spontaan. Dit is het geval bij veel kankers die het gevolg zijn van omgevingsfactoren zoals UV-stralen, tabaksrook en bepaalde chemicaliën.

Mensen maken ook keuzes die het risico op hartaandoeningen, CVA, obesitas en diabetes verhogen.

Dus tenzij wetenschappers CRISPR-Cas9 kunnen gebruiken om behandelingen te vinden voor deze levensstijlziekten - of mensen genetisch kunnen laten stoppen met roken en beginnen met fietsen naar het werk - zullen deze ziekten in de menselijke samenleving blijven hangen.

"Zulke dingen zullen altijd moeten worden behandeld", zei Hochstrasser. "Ik denk niet dat het realistisch is om te denken dat we ooit zouden voorkomen dat elke ziekte in een mens zou plaatsvinden. “