CRISPR/Cas9 jako účinný nástroj pro léčbu vysokého cholesterolu

11.5.2018 |

Bylo jen otázkou času, kdy bude metoda CRISPR/Cas9 v rámci genového inženýrství využita pro terapeutické účely. Koncem dubna vědci z Duke University (Severní Karolína, USA) publikovali výsledky své in vivo studie zabývající se využitím této metody pro regulaci krevního cholesterolu. Ve studii úspěšně použili CRISPR/Cas9 ke ztlumení transkripce genu regulujícího hladinu cholesterolu u myší, čímž došlo ke snížení hladiny cholesterolu v krvi. Tento pokles nebyl pouze jednorázový, ale represe (potlačení genové exprese, tedy přepisu genu v RNA a následné tvorby proteinu) genů trvala šest měsíců po jediné léčbě.

Přestože CRISPR/Cas9 represory se ukázaly jako robustní nástroje pro regulaci transkripce in vitro, dosud nebyly testovány in vivo. Studie amerických vědců je tak vůbec první, kdy byl CRISPR/Cas9 represor použit pro terapeutické potlačení genů v dospělých zvířecích modelech.

Systém CRISPR/Cas9 je založen na rozpoznání a vyřazení cílové DNA z funkce. V tomto případě však Charles Gersbach a členové jeho výzkumného týmu vyvinuli systém, který nejen lokalizuje a vyřádí z funkce specifickou sekvenci DNA, ale zároveň spustí nebo utlumí expresi cílových genů bez toho, aby došlo k trvalým změnám v sekvenci DNA. Testování systému probíhalo prostřednictvím umlčení genu Pcsk9, který reguluje hladinu cholesterolu v krvi. Pcsk9 (proprotein konvertáza subtilisin/kexin typu 9) je bílkovina hrající důležitou roli v metabolismu LDL cholesterolu (neboli tzv. "špatného" cholesterolu). Významně se podílí na procesu degradace LDL receptoru a mnoho studií potvrdilo, že inhibice Pcsk9 je účinným terapeutickým prostředkem léčby zvýšených koncentrací LDL cholesterolu. Postupem času tak byla vyrobena různá léčiva blokující aktivitu Pcsk9, avšak nový přístup CRISP/Cas9 by mohl být prevencí samotné tvorby Pcsk9.

Výzkum začal testováním nástrojů pro vyřazení a opětovnou aktivaci genu na kultivovaných buněčných liniích a po slibných výsledcích byl použit i na zvířecích modelech. K testování Pcsk9 represoru na myších vědci použili malé virové vektory (adeno-asociované virové vektory) navržené tak, aby se zaměřily na různé typy tkání v klinických studiích na genové terapie. Vzhledem k malé velikosti vektoru nemohli vědci použít běžný enzym Cas9 z bakterie Streptococcus pyogenes a místo něj použili menší Cas9 z bakterie Staphylococcus aureus. Zároveň deaktivovali funkci vystřižení DNA z Cas9, čímž vznikla „mrtvá“ verze enzymu, která na cílovou DNA pouze nasedá –  tzv. dCas9. Enzym dCas9 může být navíc kombinován s proteinem KRAB, který umlčí genovou expresi a vytváří tak represor blokující transkripci a tlumí expresi genů bez změny základní sekvence DNA.

Výsledky testování navrženého represoru dSaCas9KRAB ukázaly významné snížení sérové hladiny Pcsk9 a cholesterolu, a to po dobu 24 týdnů po jednorázové léčbě, což ukazuje značný potenciál pro dlouhodobé tlumení genu v tkáních. In vivo programované tlumení genů tak rozšiřuje využití CRISPR technologie o aplikace v genové terapii.

Přestože výsledky studie jsou velmi slibné, stále je mnoho otázek, na něž je před použitím této technologie v běžné praxi nutné znát odpovědi. Jelikož enzym Cas9 je bakteriálního původu, imunitní systém hostitele jej může rozpoznat jako cizí a vyvolat silnou odpověď. Nejprve bude tedy nezbytné dobře porozumět reakcím imunitního systému živých organismů a teprve poté využívat tuto technologii pro léčbu dnes tolik rozšířených lidských onemocnění jako vysoký cholesterol a s tím související kardiovaskulární choroby.

 

Zdroj:

  1. Pratiksha I. Thakore, Jennifer B. Kwon, Christopher E. Nelson, Douglas C. Rouse, Matthew P. Gemberling, Matthew L. Oliver, Charles A. Gersbach. RNA-guided transcriptional silencing in vivo with S. aureus CRISPR-Cas9 repressors. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-04048-4
  2. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180426125937.htm

Zdroj obrázku: http://primaleye.uk/wp-content/uploads/2015/06/Chol1_Figure1.jpg