Forskare tar steg mot att bota blindhet

Under de senaste månaderna, även om vår uppmärksamhet har varit fokuserad på utbrottet av coronavirus, har det skett en rad vetenskapliga genombrott i behandlingen av sjukdomar som orsakar blindhet.

Forskare vid amerikanska Editas Medicine och irländska Allergan har för första gången använt CRISPR för att behandla en person med en genetisk sjukdom. I denna banbrytande behandling används CRISPR-metoden för en specifik mutation i en gen som är kopplad till barnblindhet. Mutationen påverkar funktionen hos ögats ljuskänsliga avdelning, som kallas näthinnan, och leder till förlust av de ljuskänsliga cellerna.

Enligt Världshälsoorganisationen har minst 2,2 miljarder människor i världen någon form av synnedsättning. I USA lider cirka 200 000 personer av ärftliga former av näthinnesjukdomar för vilka det inte finns något botemedel. Men saker och ting har börjat förändras för gott. Vi kan nu se ljus i slutet av tunneln.

Jag är forskare inom oftalmologi och synvetenskap och är särskilt intresserad av dessa framsteg eftersom mitt laboratorium fokuserar på att utforma nya och förbättrade metoder för genterapi för att behandla ärftliga former av blindhet.

Ögat som testområde för CRISPR – Genterapi innebär att man för in den korrekta kopian av en gen i celler som har ett fel i genens genetiska sekvens, och på så sätt återfår den normala funktionen hos proteinet i cellen. Ögat är ett idealiskt organ för att testa nya terapeutiska metoder, inklusive CRISPR. Det beror på att ögat är den mest exponerade delen av vår hjärna och därmed är lättillgänglig.

Den andra anledningen är att näthinnevävnaden i ögat är avskärmad från kroppens försvarsmekanism, som annars skulle betrakta det injicerade materialet som används vid genterapi som främmande och sätta in ett defensivt angreppssvar. Ett sådant svar skulle förstöra de fördelar som är förknippade med behandlingen.

Under de senaste åren har banbrytande genterapistudier banat väg för det första genterapiläkemedlet någonsin som godkänts av Food and Drug Administration, Luxturna TM, för en förödande sjukdom som leder till blindhet hos barn, Leber congenital amaurosis typ 2.

Denna form av Leber congenital amaurosis orsakas av mutationer i en gen som kodar för ett protein kallat RPE65. Proteinet deltar i kemiska reaktioner som behövs för att upptäcka ljus. Mutationerna minskar eller eliminerar funktionen av RPE65, vilket leder till vår oförmåga att upptäcka ljus – blindhet.

Behandlingsmetoden som utvecklades samtidigt av grupper vid University of Pennsylvania och vid University College London och Moorefields Eye Hospital innebar att en frisk kopia av den muterade genen fördes in direkt i utrymmet mellan näthinnan och det retinala pigmenterade epitelet, vävnaden som ligger bakom näthinnan och där de kemiska reaktionerna äger rum. Denna gen hjälpte den retinala pigmenterade epitelcellen att producera det saknade proteinet som är dysfunktionellt hos patienterna.

Och även om de behandlade ögonen uppvisade en synförbättring, mätt genom patientens förmåga att navigera på en hinderbana vid olika ljusnivåer, är det inte en permanent lösning. Detta beror på bristen på teknik som kan fixa den muterade genetiska koden i DNA:t i patientens celler.

En ny teknik för att radera mutationen – På senare tid har forskare utvecklat ett kraftfullt nytt verktyg som förflyttar biologin och gentekniken in i nästa fas. Denna banbrytande teknik för genredigering, som kallas CRISPR, gör det möjligt för forskare att direkt redigera den genetiska koden för celler i ögat och korrigera den mutation som orsakar sjukdomen.

Barn som lider av sjukdomen Leber congenital amaurosis Type 10 uthärdar en progressiv synförlust som börjar så tidigt som vid ett års ålder. Denna specifika form av Leber congenital amaurosis orsakas av en förändring i DNA som påverkar genens förmåga – kallad CEP290 – att tillverka det fullständiga proteinet. Förlusten av CEP290-proteinet påverkar överlevnaden och funktionen hos våra ljuskännande celler, så kallade fotoreceptorer.

En behandlingsstrategi är att leverera den fullständiga formen av CEP290-genen med hjälp av ett virus som leveransmedel. Men CEP290-genen är för stor för att vara last för virus. Därför behövdes ett annat tillvägagångssätt. En strategi var att åtgärda mutationen med hjälp av CRISPR.

Vetenskapsmännen vid Editas Medicine visade först säkerhet och bevis på konceptet för CRISPR-strategin i celler som extraherats från en patientens hudbiopsi och i icke-mänskliga primatdjur.

Dessa studier ledde till formuleringen av den allra första kliniska prövningen av CRISPR-genenoterapi hos människor. Denna fas 1- och fas 2-studie kommer så småningom att utvärdera CRISPR-behandlingens säkerhet och effektivitet hos 18 patienter med Leber congenital amaurosis typ 10. Patienterna får en dos av terapin under narkos när näthinnekirurgen använder ett skop, en nål och en spruta för att injicera CRISPR-enzymet och nukleinsyrorna i ögats bakre del nära fotoreceptorerna.

För att försäkra sig om att försöket fungerar och är säkert för patienterna har man i den kliniska prövningen rekryterat personer med sjukdomen i ett sent skede och som inte har något hopp om att kunna återfå sin syn. Läkarna injicerar också CRISPR-redigeringsverktygen i endast ett öga.

En ny genterapistrategi för CEP290 – Ett pågående projekt i mitt laboratorium fokuserar på att utforma en genterapistrategi för samma gen CEP290. I motsats till CRISPR-strategin, som endast kan rikta sig mot en specifik mutation åt gången, utvecklar mitt team en strategi som skulle fungera för alla CEP290-mutationer i Leber congenital amaurosis typ 10.

Denna strategi innebär att man använder kortare men ändå funktionella former av CEP290-proteinet som kan levereras till fotoreceptorerna med hjälp av de virus som är godkända för klinisk användning.

Genoterapi som använder CRISPR utlovar en permanent lösning och en betydligt kortare återhämtningsperiod. En nackdel med CRISPR-metoden är möjligheten till en off-target-effekt där en annan region av cellens DNA redigeras, vilket skulle kunna orsaka oönskade bieffekter, t.ex. cancer. Nya och förbättrade strategier har dock gjort att en sådan sannolikhet är mycket liten.

Trots att CRISPR-studien gäller en specifik mutation i CEP290 anser jag att användningen av CRISPR-tekniken i kroppen är spännande och ett jättesprång. Jag vet att denna behandling befinner sig i en tidig fas, men den är klart lovande. Enligt mig, liksom enligt många andra forskare, är CRISPR-medierad terapeutisk innovation absolut oerhört lovande.

En infraröd bild av en man och en hund. Tyska och schweiziska forskare har visat att de kan ge levande möss denna typ av synförmåga.Joseph Giacomin/Getty Images

Fler sätt att bekämpa blindhet – I en annan studie som just rapporterats i tidskriften Science har tyska och schweiziska forskare utvecklat en revolutionerande teknik som gör det möjligt för möss och människors näthinnor att upptäcka infraröd strålning. Denna förmåga skulle kunna vara användbar för patienter som lider av förlust av fotoreceptorer och syn.

Forskarna demonstrerade detta tillvägagångssätt, som inspirerats av ormars och fladdermössens förmåga att se värme, genom att förse möss och postmortala mänskliga näthinnor med ett protein som blir aktivt som svar på värme. Infrarött ljus är ljus som avges av varma föremål och som ligger utanför det synliga spektrumet.

Värmen värmer en specialkonstruerad guldpartikel som forskarna förde in i näthinnan. Partikeln binder till proteinet och hjälper det att omvandla värmesignalen till elektriska signaler som sedan skickas till hjärnan.

I framtiden behövs mer forskning för att finjustera de infrarödkänsliga proteinernas förmåga till olika våglängder av ljus som också förbättrar den återstående synen.

Detta tillvägagångssätt testas fortfarande på djur och i näthinnevävnad i laboratorium. Men alla tillvägagångssätt tyder på att det kan vara möjligt att antingen återställa, förbättra eller ge patienterna former av syn som används av andra arter.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Hemant Khanna vid University of Massachusetts Medical School. Läs den ursprungliga artikeln här.

Lämna en kommentar