Genredigering på sprøjte skal kurere genetiske sygdomme
Tænk, hvis lægerne aldrig skulle lede efter en egnet donor, men bare kunne bruge den syge patient som donor. Det kan blive fremtiden inden for få år.
Inden for et år går de første forsøg med genredigering til patienter med genetiske blodsygdomme i gang. Planen er først at tage blodstamceller ud af patienten, behandle dem i laboratoriet og føre dem tilbage i patienten.
Men processen vil tage tid, er ineffektiv og dyr, og samtidig vil det aldrig blive en udbredt behandlingsmetode i f.eks. tredjeverdenslande.
De kommende fem år vil en forskergruppe på Aarhus Universitet derfor forsøge at gøre genredigeringen mere effektiv, og samtidig vil de arbejde med udviklingen af en mere effektiv metode, hvor man sprøjter genredigeringen ind i patienterne, så deres egen krop selv fikser genfejlen.
Sjældne genetiske sygdomme i dansk kontekst
Forskergruppen på Institut for Biomedicin arbejder med genetiske, arvelige sygdomme, der rammer blodet. Det er monogene sygdomme, hvor et enkelt gen har en mutation, så genet er defekt.
»Der er tale om en række af forholdsvist sjældne genetiske sygdomme, som vi ikke kender så godt i Danmark, men som er mere udbredt i andre dele af verden. Og vi vil bruge Crispr-værktøjet til at rette mutationerne samt udvikle metoden yderligere,« forklarer ph.d. og adjunkt Rasmus Otkjær Bak.
Han står i spidsen for forskningen, der netop har modtaget 10 millioner kroner fra Lundbeckfonden.
Blodsygdomme, som patienterne dør af
Patienterne kan f.eks. mangle et funktionelt immunforsvar, og hvis de ikke får behandling, dør de af almindelige infektioner, for selv en meget lille infektion giver deres krop op over for.
Det kan også være patienter med blodsygdommen seglcelleanæmi, hvor de røde blodlegemer, der transporter ilt, klumper sig sammen, blokerer blodkar og hindrer blodgennemstrømningen.
Tilmed lever de røde blodlegemer i kortere tid hos patienterne, og det kan føre til blodmangel. Med tiden opstår der skader på organer, og selv med den bedste nuværende behandling er den gennemsnitlige levealder for patienterne op imod 30 år kortere end hos raske.
Knoglemarv fra rask donor fikser genfejl
I den nuværende behandlingsmetode benytter man knoglemarven fra en rask person og overfører til patienterne. Og så begynder knoglemarven at danne funktionelle blodceller.
Det vil sige, at patienterne, der mangler et immunforsvar, pludselig får et raskt immunforsvar fra donoren. Mens dem, der mangler de funktionelle røde blodlegemer, får knoglemarv, der kan lave funktionelle røde blodceller.
»Det virker normalt, men der er mangel på donorer, og det skal helst være et familiemedlem, og ellers skal man kigge i registret for at finde et match,« fortæller Rasmus Otkjær Bak.
Derfor arbejder man netop på at bruge patientens egne stamceller. Men indtil nu er den genredigeringsmetode, som forskere har udviklet (og stadig ikke testet på patienter), relativt ineffektiv.
For hvis man tager 100 celler ud af kroppen, er man måske kun i stand til at korrigere fem af dem, og så nytter det ikke noget at sætte alle 100 celler tilbage, hvis de fem korrigerede celler ikke er nok til at helbrede patienten.
»Måske skal man op på 20 eller 50 celler, afhængigt af hvilken sygdom det er. Så hvis vi kan gøre selve processen mere effektiv, kan vi behandle og helbrede en bredere vifte af sygdomme,« mener Rasmus Otkjær Bak.
Vær din egen donor
Problemstillingen med egnet knoglemarv er samtidig medvirkende til ideen om, at patienten er sin egen donor.
»Manglen på knoglemarv og egnede donorer betyder, at den allerbedst tænkelige terapiform vil være, hvis man kan gå ind i patienten selv og korrigere genfejlen og få patienten til at lave de her raske celler selv. Så skal man ikke finde en donor,« siger Rasmus Otkjær Bak.
Det vil også være med til at udligne den ulighed, der er i verdens sundhedssystemer, fordi man f.eks. ikke vil kunne forestille sig at skulle behandle millioner af patienter i Afrika med seglcelleanæmi med almindelig knoglemarvsterapi. Det ville kræve både infrastruktur og penge.
»Jeg vil gerne skabe en terapiform, hvor man sprøjter det genredigerende Crispr-system direkte ind i patientens knoglemarv, så hele processen foregår inde i patienten. Så vil patienten komme ind ambulant og blive kureret,« siger Rasmus Otkjær Bak.
Viruspartikler kan udskifte cellernes dna
Det kræver, at man finder ud af, hvordan komponenterne i Crispr-systemet effektivt kan komme direkte ind i cellekernen, hvor dna’et (arvemassen) ligger, og lave genetiske korrektioner.
»Det er selvfølgelig en proces, vi skal have arbejdet på. For det er noget helt andet, når man arbejder direkte i en patient, end hvis man tager celler ud og arbejder med dem i en petriskål,« siger Rasmus Otkjær Bak.
Tanken er at få hjælp fra viruspartikler, der gennem millioner af års evolution har optimeret sig selv til at komme ind i celler. Man vil udnytte viruspartiklernes evne til at inficere celler til at udskifte cellernes genetiske materiale ved hjælp af Crispr-komponenter.
Rent praktisk tager man en genmodificeret virus, som er renset for de elementer, som gør den farlig - specielt det, der gør virussen i stand til at sprede sig og lave flere kopier.
Forsøgene med blodstamceller foregår i første omgang med mus og humane stamceller fra navlestrengsblod. Musene er forsøgsmus uden immunforsvar, så de ikke frastøder de humane stamceller.
På den måde kan man teste, om de humane stamceller begynder at producere humane blodceller inde i musen, og om stamcellerne stadig virker, efter at man har lavet en genmodifikation.
’Proof of principle’ for indsprøjtning
Der er som nævnt sat fem år af til forskningsprojektet, hvor man både vil arbejde på at gøre Crispr-metoden mere effektiv og udvikle en metode til direkte indsprøjtning i patienten.
Rasmus Otkjær Bak er netop vendt hjem fra et treårigt forskningsophold som postdoc på Stanford University i USA, hvor han har arbejdet med forskellige genredigeringsværktøjer, og nu skal han forsøge at samle trådene og kombinere en række forskellige redskaber, han har været med til at udvikle.
»Målsætningen er, at vi i forhold til optimeringen af genredigering om fem år har en terapiform, der er afprøvet i de første patienter, og som er klar til at blive afprøvet på en bred vifte af sygdomme i blodet,« siger Rasmus Otkjær Bak.
»Og jeg håber, at vi om fem år har et ’proof of principle’ klar med medikamenter, man sprøjter direkte ind i knoglemarven på patienterne, ved at have vist, at vi kan korrigere genetiske fejl ved at sprøjte det direkte ind i knoglemarven på mus. Det vil vi kunne bruge som et springbræt til de første forsøg i mennesker,« siger han.
Krydser fingre for at det ikke går som i "I am legend" - citat fra starten af filmen:
Dr. Alice Krippin: Indeed, yes. In this case the measles, um, virus which has been engineered at a genetic level to be helpful rather than harmful. Um, I find the best way to describe it is if you can... if you can imagine your body as a highway, and you picture the virus as a very fast car, um, being driven by a very bad man. Imagine the damage that car can cause. Then if you replace that man with a cop... the picture changes. And that's essentially what we've done.