Genetiska blodsjukdomar ses som de lägst hängande frukterna bland genetiska sjukdomarna som potentiellt kan botas med CRISPR-teknik. Blodstamceller kan tas från benmärgen, redigeras med CRISPR utanför kroppen och ges tillbaka som en benmärgstransplantation. Det finns också metoder för att redigera blodstamcellerna direkt i benmärgen, med ökad risk för oönskad genredigering i andra celltyper.
CRISPR Therapeutics och Intellia är genredigeringsföretag som använder CRISPR-teknik. Bland de första sjukdomarna de riktade in sig på är två blodsjukdomar, SCD (Sickle Cell Disease) och transfusionskrävande beta-thalassemi (TDT). De är de vanligaste monogena sjukdomarna i världen (300 000 respektive 60 000 nya diagnoser per år). Sjukdomarna beror på genvarianter i HBB-genen som kodar för beta-enheten i hemoglobin. Adult hemoglobin består av två alfa- och två betakedjor. Vid SCD finns en punktmutation som stör hemoglobinets struktur så att blodkropparna lätt tappar sin form och bildar skäror (sickles) som kan fastna i små kärl och orsaka svår smärta, hemolys, blodbrist, och icke-reversibel organskada. Beta-thalassemi beror på andra DNA-varianter i HBB-genen som orsakar nedsatt (beta+) eller utebliven (beta0) betaglobinproduktion. Det orsakar en obalans mellan alfa- och betakedjor av hemoglobin med blodbrist som följd.
För att bota sjukdomarna behöver DNA-varianterna korrigeras. Det är något som varken CRISPR Therapeutics eller Intellia kan göra i nuläget. Deras CRISPR-teknik kan göra tre saker:
- Disrupt: stänga av funktionen i en gen genom att introducera ett DSB (Double Strand Break). Leder NHEJ (Non-Homologous End Joining), dvs att de fria DNA-ändarna kopplas ihop av DNA-ligas IV och i samband med detta kan ett fåtal nukleotider tillkomma eller försvinna och på så sätt slå ut funktionen av genen.
- Delete: genom två DSBs en bit ifrån varandra kan en bit DNA klippas bort. De fria ändarna kopplas ihop med NHEJ som ovan.
- Correction/insertion: främmande genetiskt material kan sättas in i genomet. Ett DSB skapas och cellen luras att tro att det främmande DNA-materialet härstammar från den homologa kromosomen och använder det som mall för reparation, så kallad HDR (Homology Directed Repair).
Observera att CRISPR Tx och Intellia i nuläget inte har tekniken för att korrigera grundproblemet till SCD eller TDT. Det kanske är möjligt genom insertion av genetiskt material men det är inte något de gör i sina kliniska studier. Det har däremot ett annat företag, Beam Therapeutics, som det kommer en bloggpost om senare.
Istället utnyttjar de ett biologiskt fenomen man sätt tidigare. Nyfödda har inga symtom från SCD eller TDT eftersom foster har en annan typ av hemoglobin, fetalt hemoglobin. Det består av två alfa- och två gammakedjor, och fostret påverkas därför inte alls av defekta betakedjor. Strax efter födseln aktiveras transkriptionsfaktorn BCL11A som hämmar uttrycket av gammaglobulin och det sker en switch från fetalt (alfa/gamma) hemoglobin till adult (alfa/beta). Det finns dessutom individer med SCD eller TDT som bär på ytterligare en genetisk variant som gör att de fortsätter uttrycka fetalt hemoglobin i vuxen ålder. De har inga eller få symtom av sin sjukdom.
Pågående kliniska studier
CRISPR Tx har en pågående Fas 1/2-studie som heter CTX001. Den påbörjades i november 2018 och planeras vara klar i maj 2022. Totalt ska 45 patienter inkluderas. Patienterna lämnar blodstamceller där BCL11A stängs av med CRISPR-Cas9 och ges tillbaka som en autolog benmärgstransplantation. I januari 2021 släppte företaget en kort artikel i Nature där de visade resultaten från sina två första patienter, en med SCD och en med TDT. Hittills har ytterligare 8 patienter behandlats, alltså totalt 10 stycken.
Intellia har en liknande proof-of-concept-studie i fas 1/2 som heter OTQ923/HIX763. Namnen är två olika varianter av CRISPR/Cas9-behandlingar som bägge ska öka produktionen av fetalt hemoglobin. Studien är sponsrad av Novartis och startades i augusti 2020. 30 patienter (även barn) med SCD eller TDT ska följas under två år. Studien beräknas vara klar i november 2023.
Sammantaget väldigt spännande preliminära data från CRISPR Therapeutics. Förhoppningsvis släpper både de och Intellia mer resultat under året.
Källor:
http://www.crisprtx.com/
https://www.intelliatx.com/
Frangoul, H et al. (2021). CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia. The New England Journal of Medicine, 384(3), 252–260. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2031054