El consorcio de IGI y UC lanza un ensayo clínico sobre la terapia CRISPR para la anemia de células falciformes

La FDA aprueba la primera prueba de CRISPR para corregir directamente el defecto genético que causa la anemia de células falciformes.

En 2014, dos años después de su invención ganadora del Premio Nobel de CRISPR-Cas9 edición del genoma, Jennifer Doudna pensó que la tecnología era lo suficientemente madura como para abordar una cura para un trastorno hereditario devastador, la enfermedad de células falciformes, que aflige a millones de personas en todo el mundo, la mayoría de ellos de ascendencia africana. Unas 100,000 personas negras en los Estados Unidos están afectadas por la enfermedad.

Movilizando a colegas en el entonces nuevo Innovative Genome Institute (IGI), una colaboración de investigación conjunta entre la Universidad de California, Berkeley y UC San Francisco, buscaron reparar el único crianza de organismos con mutación deseada que hace sangre roja células deforman y obstruyen las arterias, causando un dolor insoportable y, a menudo, la muerte. Los tratamientos disponibles en la actualidad generalmente involucran transfusiones regulares, aunque los trasplantes de médula ósea pueden curar a quienes pueden encontrar un donante compatible.

Después de seis años de trabajo, ese tratamiento experimental ha sido aprobado para ensayos clínicos por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., Lo que permite las primeras pruebas en humanos de una terapia basada en CRISPR para corregir directamente la mutación en la beta-globina. gen responsable de la anemia de células falciformes. La beta-globina es uno de los proteínas en el complejo de hemoglobina responsable de transportar oxígeno por todo el cuerpo.

Los ensayos, que se espera que duren cuatro años, estarán dirigidos por médicos del UCSF Benioff Children's Hospital Oakland y del Broad Stem Cell Research Center de UCLA, que planean comenzar este verano para inscribir a seis adultos y tres adolescentes con anemia drepanocítica grave.

El laboratorio de diagnóstico clínico del IGI, que se construyó bajo el liderazgo de Doudna para proporcionar pruebas de COVID-19 gratuitas a la comunidad de Berkeley, desempeñará un papel clave en el apoyo analítico para el ensayo mediante el desarrollo de diagnósticos para monitorear el bienestar del paciente y rastrear la eficiencia de la prueba. tratamiento.

"Estamos motivados para trabajar hacia una cura que pueda ser accesible y asequible para los pacientes de todo el mundo", dijo Doudna, profesor de biología molecular y celular y química de UC Berkeley e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "El lanzamiento de esta prueba es un primer paso esencial en ese camino".

Otros ensayos han utilizado con éxito CRISPR-Cas9 para anular un gen que suprime el gen de la hemoglobina fetal, que normalmente está desactivado en los seres humanos. Esa técnica vuelve a despertar el gen fetal y, en al menos tres pacientes, ha aliviado los síntomas de la anemia de células falciformes.

El nuevo ensayo es un gen complementario: los investigadores están utilizando CRISPR-Cas9 para reemplazar el gen defectuoso de la beta-globina con una versión reparada, con el objetivo de crear glóbulos rojos adultos normales y curar el trastorno.

“Esta terapia tiene el potencial de transformar la atención de la enfermedad de células falciformes al producir un tratamiento curativo accesible que es más seguro que la terapia actual de células madre trasplante de un donante de médula ósea ”, dijo el Dr. Mark Walters, profesor de pediatría en UCSF e investigador principal del ensayo clínico y proyecto de edición de genes. "Si esto se aplica con éxito en pacientes jóvenes, tiene el potencial de prevenir complicaciones irreversibles de la enfermedad".

Otro ensayo clínico que también utiliza CRISPR para corregir directamente la mutación de células falciformes, pero con un enfoque ligeramente diferente, está previsto que comience este año, dirigido por Grafito Bio basado en una investigación del laboratorio de Matthew Porteus en la Universidad de Stanford.

Los pacientes son sus propios donantes de células madre

La técnica, al igual que con el enfoque alternativo que reactiva la hemoglobina fetal, requiere que algunas de las células madre hematopoyéticas del paciente, las células de la médula ósea que generan todos los glóbulos rojos del cuerpo, se recolecten para la edición de genes fuera del cuerpo. Una vez que se extraen estas células, la médula ósea restante se destruye con quimioterapia para dejar espacio para que crezcan las células madre reparadas y reinfundidas.

Walters, quien también es el Director de la Familia Jordan del Programa de Trasplantes de Sangre y Médula Ósea en UCSF Benioff Children's Hospital Oakland, trabajará con el médico-científico de UCLA Dr. Donald Kohn, quien ha desarrollado terapias genéticas para varios trastornos sanguíneos genéticos, incluida la cura de una forma de inmunodeficiencia combinada grave (SCID). Kohn también está liderando un ensayo clínico de un tipo diferente de terapia génica para la anemia de células falciformes, que implica agregar un nuevo gen a las células madre de los pacientes para superar la mutación de las células falciformes.

"La terapia genética y la edición de genes permiten que cada paciente sirva como su propio donante de células madre", dijo Kohn, profesor distinguido de microbiología, inmunología y genética molecular, pediatría y farmacología molecular y médica en el Escuela de Medicina David Geffen en UCLA y un miembro de la Centro de Investigación de Células Madre Amplias de UCLA. "En teoría, estos enfoques deberían ser mucho más seguros que un trasplante de otra persona y podrían estar disponibles universalmente porque eliminan la necesidad de encontrar la aguja en un pajar que sea un donante de células madre compatible".

Kohn dirigirá las actividades de laboratorio y ensayos clínicos en UCLA y supervisará toda la fabricación del producto farmacéutico, llamado CRISPR_SCD001, para el ensayo clínico. El trabajo preclínico para desarrollar esta terapia fue financiado por el Instituto de Medicina Regenerativa de California; la Iniciativa para la curación de la anemia falciforme dirigida por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre; y la Fundación Caritativa Doris Duke.

Fyodor Urnov, Director de Tecnología y Traducción del IGI y profesor de biología molecular y celular de UC Berkeley, supervisará la bioinformática y genómica actividades para el estudio.

“Es de destacar que este nuevo ensayo proviene de un consorcio de instituciones académicas sin fines de lucro incentivadas con una visión a largo plazo para curar la enfermedad con una solución asequible que puede beneficiar globalmente a todos los que la necesitan”, dijo Urnov.

La anemia de células falciformes es causada por un solo cambio en el letra singular código del gen de la beta-globina. La nueva versión de prueba utiliza CRISPR-Cas9 nucleasa - una proteína Cas9 completamente ensamblada y un ARN guía secuencia dirigida a la región defectuosa del gen de la beta-globina, acompañada de un segmento corto de ADN que codifica la secuencia adecuada, para estimular la reparación de la mutación falciforme sustituyendo el segmento de ADN normal por el anormal. En este enfoque, las células madre sanguíneas del paciente se tratan primero con pulsos eléctricos que crean poros en sus membranas. Estos poros permiten que la plataforma CRISPR-Cas9 ingrese a las células madre y viaje a sus núcleos para corregir la mutación falciforme.

“El objetivo de esta forma de genoma,-La terapia de edición es corregir la mutación en suficientes células madre para que la sangre resultante en circulación haya corregido los glóbulos rojos ”, dijo Walters. "Basándonos en nuestra experiencia con los trasplantes de médula ósea, predecimos que corregir el 20% de los genes debería ser suficiente para competir con las células falciformes nativas y tener un gran beneficio clínico".

El protocolo de fabricación final utiliza un virus-Método gratuito para editar células madre sanguíneas y ha sido validado en estudios preclínicos de seguridad / toxicología realizados después de consultar con la FDA.

Futuras terapias CRISPR

Mientras que los médicos de la UC llevan la terapia CRISPR actual a ensayos clínicos, los científicos de IGI están trabajando para mejorar la técnica para que, eventualmente, la corrección de la mutación de la anemia falciforme se pueda realizar dentro del cuerpo, sin eliminar las células madre ni destruir la médula ósea. Debido a que la médula ósea también produce glóbulos blancos que nos protegen de las enfermedades, destruirla debilita el sistema inmunológico y pone a los pacientes en mayor riesgo de infección o incluso células cancerosas hasta que las células madre corregidas e infundidas puedan multiplicarse y reponerse.

"Actualmente, estamos haciendo una terapia ex vivo, en la que se extraen células de la médula ósea para corregir la mutación fuera del cuerpo", dijo Ross Wilson, director de administración terapéutica de IGI. “Pero durante este tiempo, podrían pasar meses, la médula ósea se está llenando de nuevo. Como resultado, cuando llega el momento de infundir las células corregidas, el paciente debe ser sometido a una quimioterapia agresiva que limpia la médula ósea y permite que esas células corregidas encuentren un hogar ".

Wilson es optimista de que él y los científicos de IGI pueden encontrar una manera de enviar la terapia CRISPR directamente a la médula ósea dentro del cuerpo, utilizando anticuerpos para atacar CRISPR. enzima a las células madre correctas. Otros científicos, que utilizan ingeniería virus o gotitas de grasa - nanopartículas lipídicas - para transportar la enzima CRISPR al cuerpo, hasta ahora han fallado.

“La molécula que estamos tratando de administrar es físicamente más pequeña, un octavo del diámetro de las nanopartículas que otras personas intentan administrar a la médula ósea, y esto podría brindar grandes beneficios”, dijo. "Nuestra enzima autoadministrada debería poder llegar a la médula ósea".

Cualquiera que sea la estrategia exitosa, ya sea ex vivo o in vivo, la plataforma CRISPR desarrollada para la anemia de células falciformes podría transformar la terapia génica para otras enfermedades.

“Esa es la visión de IGI: primera célula falciforme, pero nuestros esfuerzos tendrán un efecto dominó para permitir curas para los trastornos sanguíneos en general, como la beta talasemia, así como las enfermedades del sistema inmunológico”, dijo. "La célula madre hematopoyética es la semilla de todo el sistema inmunológico, por lo que, en teoría, todos los trastornos sanguíneos pueden curarse con una terapia con células madre como esta".

Aprende más:

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Fondos:  Esta investigación está financiada por el Instituto de Medicina Regenerativa de California, la Iniciativa para la Curación de las Células Falciformes, dirigida por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, y la Fundación Caritativa Doris Duke. 

Contacto para los medios: Andy Murdock, andymurdock@berkeley.edu