Ensayos clínicos CRISPR: una actualización en 2021

CONCEPTOS BÁSICOS DE ENSAYOS CLÍNICOS

En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) evalúa la seguridad y eficacia de los nuevos tratamientos para enfermedades a través de ensayos clínicos en pacientes voluntarios. Los primeros ensayos analizan la seguridad y los efectos secundarios. Los ensayos posteriores prueban la eficacia y comparan nuevas terapias con tratamientos estándar.

Los ensayos actuales que utilizan tratamientos basados ​​en CRISPR aún se encuentran en las primeras etapas. Eso significa que incluso si los tratamientos son seguros y efectivos, es probable que aún falten algunos años para la aprobación de la FDA y estén ampliamente disponibles para los pacientes.

La llegada de la tecnología CRISPR abre nuevas posibilidades en la medicina de precisión. Actualmente se están realizando ensayos en cinco áreas de tratamiento: trastornos sanguíneos, cánceres, enfermedades oculares, infecciones crónicas y trastornos del plegamiento de proteínas. Todos los ensayos clínicos actuales de CRISPR están destinados a editar células o tejidos sin afectar el esperma o los óvulos, lo que significa que no letra singular los cambios pueden transmitirse a las generaciones futuras.

TRASTORNOS DE LA SANGRE

TRASFONDO SOBRE LAS ENFERMEDADES 

Los glóbulos rojos utilizan la hemoglobina para transportar oxígeno desde los pulmones a todos los tejidos del cuerpo. Las mutaciones en un parche de gen que codifica parte de la molécula de hemoglobina causa dos trastornos genéticos diferentes: enfermedad de célula falciforme (ECF) y beta talasemia.

En la anemia de células falciformes (ECF), los glóbulos rojos se deforman. Su forma de media luna o "hoz" hace que bloqueen los vasos sanguíneos, lo que ralentiza o detiene el flujo sanguíneo. Esto causa un dolor intenso y repentino. Las complicaciones incluyen dolor crónico, daño orgánico, accidentes cerebrovasculares y anemia. En la beta talasemia, los pacientes no producen suficiente hemoglobina. Esto conduce a anemia y fatiga. En los casos más graves, los pacientes tienen daños en los órganos, especialmente en el hígado, los huesos y el corazón. Ambas enfermedades pueden ser fatales.

Hay algunos tratamientos disponibles, pero a menudo, los pacientes aún sufren síntomas graves y complicaciones a causa de sus enfermedades. Los pacientes con MSC más graves y beta talasemia necesitan transfusiones de sangre frecuentes. El trasplante de médula ósea puede ser curativo; sin embargo, esto solo se puede hacer cuando se puede encontrar un donante compatible y saludable. Esta no es una opción para la mayoría de los pacientes con SCD o beta talasemia.

ESTRATEGIAS DE TRATAMIENTO

El enfoque adoptado para tratar los trastornos sanguíneos con la tecnología CRISPR no corrige directamente las variantes genéticas que causan la enfermedad, pero utiliza una solución inteligente: en lugar de corregir directamente las mutaciones que causan la enfermedad, el objetivo es aumentar los niveles de hemoglobina fetal. Esta es una forma de hemoglobina que los fetos producen en el útero, pero los niños y los adultos no la producen. No se comprende del todo por qué los humanos cambiar de una forma de hemoglobina a otra, pero la hemoglobina fetal puede reemplazar la hemoglobina adulta defectuosa en los glóbulos rojos. Este tratamiento se puede usar para tratar tanto la talasemia beta como la SCD. 

El primer paso del tratamiento es extraer la sangre de un paciente. células madre de su sangre. A continuación, los científicos editan el de sus genomas de estas células. Luego, la quimioterapia elimina las células madre sanguíneas defectuosas en el cuerpo del paciente y miles de millones de editado por genoma las células madre se devuelven al torrente sanguíneo. Las células madre sanguíneas editadas genéticamente se administran por vía intravenosa. Si este método funciona según lo previsto, estas células se asentarán y crearán una nueva población de células madre sanguíneas en la médula ósea, que producirá glóbulos rojos editados que producen hemoglobina fetal.

Este enfoque de tratamiento se considera edición del genoma ex vivo, porque la edición se produce fuera del cuerpo del paciente. Ex vivo la edición garantiza que las herramientas de edición del genoma solo entren en contacto con las células diana correctas. 

ENSAYOS CLÍNICOS ACTUALES DE CRISPR

En el primer uso de una terapia basada en CRISPR ex vivo para tratar una enfermedad, los investigadores trataron a un paciente con beta talasemia en Alemania en febrero de 2019. Desde entonces, 12 pacientes más han sido tratados, y siete de ellos han sido seguidos durante al menos tres meses. Ninguno de los pacientes necesitó transfusiones de sangre en los meses posteriores al tratamiento. El primer paciente con SCD fue tratado con la misma terapia en Nashville, Tennessee en julio de 2019. Esta paciente, Victoria Gray, ha mostrado un progreso notable. Escuche a la propia Gray. Los primeros resultados en otros pacientes también son prometedores:  

• Todos los pacientes tratados por SCD o beta talasemia muestran niveles de hemoglobina de normales a casi normales, donde al menos el 30% (SCD) o el 40% (beta talasemia) de la hemoglobina es hemoglobina fetal. 
• En muestras de médula ósea tomadas de Gray, un paciente adicional con SCD y cinco pacientes con beta talasemia, los investigadores encontraron células con la edición genética esperada que les permite producir hemoglobina fetal. Esto indica que las células editadas se han instalado con éxito en la médula ósea. 
• Los únicos efectos secundarios inmediatos asociados con el tratamiento fueron el resultado de la administración de quimioterapia. 
• Más información: 
  • Edición de genes CRISPR-Cas9 para la enfermedad de célula falciforme y la β-talasemia - Frangoul y col., New England Journal of Medicine
  • Seguridad y eficacia de CTX001 en pacientes con β-talasemia dependiente de transfusiones y anemia de células falciformes - Resumen de Frangoul et al. en la Sociedad Americana de Hematología

CRISPR Therapeutics y Vertex Pharmaceuticals están ejecutando conjuntamente los ensayos de hemoglobina fetal y reclutando pacientes en los EE. UU., Canadá y Europa. 

Un próximo ensayo de IGI, UCSF, UCLA y UC Berkeley planea probar un enfoque alternativo que reparar directamente la mutación que causa la ECF.

A qué estar pendiente 

En este momento, hay una gran cantidad de investigaciones sobre el tratamiento de los trastornos sanguíneos. Las empresas farmacéuticas y de biotecnología, así como las instituciones de investigación académica, están trabajando tanto en terapias farmacéuticas como genéticas. Aún no sabemos qué enfoques serán los más seguros y efectivos, pero los pacientes seguramente se beneficiarán del aumento de la actividad de investigación en estas áreas de la enfermedad.

Los resultados iniciales de Victoria Gray y otros pacientes voluntarios son extremadamente alentadores. Esperamos obtener resultados más detallados de otros participantes del ensayo, que con suerte mostrarán una reducción similar de los síntomas. El seguimiento a largo plazo de Gray y otros pacientes es crucial: se les hará un seguimiento durante años para ver si el tratamiento sigue siendo efectivo y para buscar posibles efectos secundarios, como efectos negativos para la salud o cáncer por causas no deseadas o no deseadas. fuera del objetivo ediciones, que no serán evidentes hasta más adelante en la línea. 

“Los principales efectos secundarios hasta ahora han sido de la quimioterapia necesaria para eliminar las células de la médula ósea preexistentes para que las células editadas se injerten. La quimioterapia es un factor limitante enorme para estas terapias ”, explica Megan Hochstrasser, Ph.D., una experta en CRISPR que estudió con Jennifer Doudna y ahora se desempeña como Gerente del Programa Educativo IGI. “Si tienes que estar en el hospital durante semanas porque te extirpan la médula ósea con quimioterapia, que paraliza tu sistema inmunológico, es riesgoso, costoso y requiere mucho tiempo. Esa es una gran barrera para escalar esto y hacer que esté disponible ampliamente. Es un gran obstáculo que podría superarse si alguien encuentra la manera de administrar el tratamiento directamente, sin ablación de la médula ósea ".

La escalabilidad, es decir, llevar el tratamiento a las muchas personas que lo necesitan, será un gran desafío si el tratamiento avanza hasta la aprobación de la FDA, tanto por los desafíos técnicos de crear el producto individualizado y administrar el protocolo de tratamiento como por el costo. La investigación sobre enfoques in vivo, que podrían eliminar la necesidad de quimioterapia y disminuir los riesgos y gastos asociados, se encuentra en las primeras etapas, pero será un enfoque de quienes trabajan para hacer que las terapias basadas en CRISPR sean más accesibles para los trastornos sanguíneos en los próximos años. .

CÁNCERES

TRASFONDO DE LA ENFERMEDAD

El cáncer se refiere a un grupo de enfermedades causadas por el crecimiento celular descontrolado. En este momento, las terapias basadas en CRISPR están dirigidas principalmente a tratar cánceres de la sangre como uno leucemia y linfoma. Un ensayo en China para un tipo de cáncer de pulmón también se completó recientemente. 

ESTRATEGIA DE TRATAMIENTO

las células T, un tipo de glóbulo blanco esencial para la respuesta del sistema inmunológico, están cubiertos de receptores que reconocen a otras células como seguras o amenazadoras. Patrullan el cuerpo, matan células extrañas o peligrosas o reclutan otras células para ayudar. En CAR-T En inmunoterapia, los investigadores diseñan genéticamente las células T de un paciente para que tengan un receptor que reconozca las células cancerosas del paciente y les indique que ataquen. El sistema inmunológico está altamente regulado para evitar atacar las células sanas. Algunos receptores de células T funcionan como "puntos de control" que determinan si se produce una respuesta inmunitaria. Cuando un receptor de células T PD-1 entra en contacto con una molécula llamada PD-L1 en otra célula, comunica que es una célula "segura" y la célula T la deja en paz.

Las células cancerosas a menudo están envueltas en estas señales de seguridad molecular, engañando a las células T que patrullan para que las ignoren. Los investigadores están utilizando CRISPR para editar el gen PD-1 en las células T para evitar que produzcan receptores PD-1 funcionales para que no puedan ser engañados por las células cancerosas. Este enfoque de inmunoterapia se conoce como inhibición del punto de control y, a menudo, se usa junto con la ingeniería CAR-T para brindar a las células T la mayor probabilidad posible de eliminar el cáncer.

Para estos tratamientos, los investigadores recolectan células T de la sangre de un paciente y las diseñan en un laboratorio. Luego, las devuelven al torrente sanguíneo del paciente por vía intravenosa. Debido a que este tratamiento se basa en la edición ex vivo, es fácil entregar las herramientas de edición del genoma a las células objetivo. La terapia CAR-T fue aprobada para su uso en el tratamiento de cánceres de sangre en 2017.

Más información sobre CAR-T: 

• La terapia con células T de CAR y sus efectos secundarios - Sociedad Estadounidense del Cáncer
• Células CAR T: ingeniería de las células inmunitarias de los pacientes para tratar sus cánceres - Instituto Nacional del Cáncer 

ENSAYOS CLÍNICOS ACTUALES DE CRISPR

En 2016, un paciente con cáncer de pulmón se convirtió en la primera persona en el mundo en ser tratado con una terapia CRISPR: a este paciente se le inyectaron células T editadas con PD-1 en un ensayo clínico chino. Este y un ensayo clínico estadounidense que utiliza inmunoterapias para el cáncer basadas en CRISPR se han completado. Se encuentran en curso varios otros ensayos clínicos que utilizan inmunoterapias basadas en CRISPR, principalmente para tratar cánceres de la sangre. 

En el estudio chino, investigadores del West China Hospital de la Universidad de Sichuan trataron a 12 pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas con células T editadas con PD-1. Este enfoque no incluyó CAR-T, ya que actualmente no es una opción para los cánceres de pulmón. Los principales objetivos de este estudio fueron probar si el tratamiento era seguro, tenía efectos secundarios tolerables y si provocaba una respuesta inmunitaria peligrosa. 

 En abril de 2020, los resultados de este ensayo fueron publicado in Nature Medicine. Los hallazgos informados incluyen:

• El tratamiento fue seguro de administrar y tuvo efectos secundarios aceptables como fiebre, sarpullido y fatiga. 
• La edición deseada se encontró en una mediana del 6% de células T / paciente antes de la infusión de regreso al paciente.  
• Los efectos fuera del objetivo (cambios no deseados en varios lugares del genoma) se observaron con una frecuencia baja y se produjeron principalmente en partes del genoma que no codifican proteínas. Efectos en el objetivo - cambios no deseados en el sitio de destino - fueron más comunes (mediana del 1.69%).  
• Se encontraron células T editadas en 11 de 12 pacientes dos meses después de la infusión, aunque en niveles bajos. Los pacientes con niveles más altos de células editadas tuvieron menos progresión de la enfermedad. 
• Más información: 
  • Seguridad y viabilidad de las células T editadas con CRISPR en pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas refractario - Yu y col., Nature Medicine
  • Primer ensayo de células T editadas con CRISPR en cáncer de pulmón - Lacey y Fraietta, Trends in Molecular Medicine

El primer ensayo de terapia basada en CRISPR en los EE. UU. Combinó enfoques de inmunoterapia CAR-T y PD-1, utilizando CRISPR para editar un total de tres genes. Este estudio de fase 1, dirigido por la Universidad de Pensilvania en conjunto con el Instituto Parker, comenzó a reclutar en 2018 y se completó en Febrero de 2020. Al igual que el ensayo chino, los objetivos eran determinar si el tratamiento era seguro y tenía efectos secundarios aceptables, no curar a los pacientes. Se trató a dos pacientes voluntarios con cáncer avanzado de glóbulos blancos (mieloma) y uno con cáncer óseo metastásico (sarcoma). Los hallazgos informados son: 

• El tratamiento fue seguro de administrar y tuvo efectos secundarios aceptables. 
• Las células T se establecieron en la médula ósea y se mantuvieron en niveles estables durante los nueve meses del estudio.  
• Las biopsias de tumores mostraron que las células T podían encontrar e infiltrar tumores. 
• Rara vez se observaron efectos fuera del objetivo. Sin embargo, se observaron con frecuencia cambios no deseados en el sitio objetivo, y el 70% de las células mostraron al menos una mutación en el sitio objetivo o cerca del mismo durante la fabricación. Después de la infusión y con el tiempo en los pacientes, el porcentaje de células con mutaciones disminuyó.  
• Más información:
  • Células T diseñadas por CRISPR en pacientes con cáncer refractario - Stadtmauer y col., Ciencias:

Juntos, estos estudios indican que la terapia CAR-T diseñada por CRISPR puede ser una línea de tratamiento prometedora: es segura, los efectos secundarios son tolerables y el tratamiento no induce una fuerte reacción inmunitaria. 

Ninguno de los tratamientos proporcionó una cura, pero el objetivo de estos estudios era solo ver si el tratamiento era seguro y si debía desarrollarse más para el tratamiento, no para curar enfermedades. Como primeros intentos, ambos ensayos cumplieron sus objetivos de demostrar seguridad y tolerabilidad. 

"Algo realmente interesante es que el estudio estadounidense mostró un porcentaje de las grandes reordenamientos genómicos que la gente teme ”, dice Hochstrasser. “Pero el porcentaje de células con estos cambios en realidad disminuyó con el tiempo. Parecía que las células que tenían ese tipo de mutaciones estaban muriendo o eran superadas por las otras células. Entonces, parecía que las células que no querría en el cuerpo en realidad no se estaban quedando en el cuerpo, lo cual fue una sorpresa para mí y muy alentador ". 

A qué estar pendiente

La FDA ya ha aprobado terapias CAR-T e inhibidores de la vía PD-1 que no utilizan la edición del genoma. Ésta es una razón para el optimismo: el trabajo de prueba de principio para estas terapias ya se ha realizado con éxito.

Según Hochstrasser, “La eficiencia de la edición, es decir, el porcentaje de celdas que realmente se editaron, no fue excelente en ninguna de las pruebas. Pero estos ensayos se aprobaron hace años y se realizaron con tecnología de 2016. Desde entonces, ha habido muchos avances en la tecnología. Por lo tanto, es una prueba de concepto importante en torno a la seguridad y la tolerabilidad inmediatas del tratamiento, y tendremos que ver si pueden aumentar la eficiencia de edición ". 

Usando técnicas ahora disponibles, más potentes, ¿será mayor la eficiencia de edición? Y con una mayor eficiencia de edición, ¿la inhibición de puntos de control genético funcionará tan bien o mejor que los medicamentos bloqueadores de puntos de control? ¿La edición de PD-1 será tan o más efectiva que los tratamientos con anticuerpos que inhabilitan PD-1? Las investigaciones futuras deberán responder a estas preguntas.

ENFERMEDAD OCULAR

TRASFONDO DE LA ENFERMEDAD

La amaurosis congénita de Leber (LCA) es la causa más común de ceguera infantil hereditaria y LCA10 es la forma más común de LCA. Esta enfermedad, causada por un solo nucleótido la mutación en un gen fotorreceptor, causa una pérdida severa de la visión o ceguera en los primeros meses de vida. 

Las células fotorreceptoras del ojo convierten la luz en señales nerviosas que viajan al cerebro. En LCA10, la mutación en un gen fotorreceptor significa que las células producen una versión abreviada y defectuosa de una proteína crucial. Esta proteína defectuosa hace que las células fotorreceptoras sean disfuncionales. Los pacientes con LCA10 pueden recibir luz en el ojo, pero las células fotorreceptoras disfuncionales no pueden enviar mensajes al cerebro. Sin comunicación entre los ojos y el cerebro, los pacientes tienen pérdida de visión o ceguera.

ESTRATEGIA DE TRATAMIENTO

El tratamiento CRISPR para LCA10 realiza un cambio en el gen fotorreceptor defectuoso del paciente para que, una vez más, produzca una proteína funcional de tamaño completo en lugar de la versión corta y rota. Si se editan suficientes células para producir la proteína saludable, se espera que los pacientes recuperen la visión. 

Los pacientes voluntarios reciben una dosis única de la terapia CRISPR mediante inyección directamente en el ojo. La inyección contiene un virus (AAV) no patogénico que lleva la proteína Cas9 y su un ARN guía. Los virus a menudo se usan en terapias de genes y edición del genoma porque tienen una capacidad natural para ingresar a las células. Para el tratamiento LCA10, el genoma viral El vector está diseñado para que la terapia sea activa solo en las células fotorreceptoras.

Este enfoque es distinto de los que se están probando para el cáncer y los trastornos sanguíneos porque es un tratamiento in vivo, lo que significa que la edición del genoma ocurre dentro del cuerpo del paciente. En comparación con la edición ex vivo, la edición in vivo presenta más desafíos y un conjunto diferente de riesgos. Uno de los mayores riesgos es que las herramientas de distribución viral o los componentes de edición del genoma provocarán reacciones inmunes peligrosas en un paciente. Otro gran desafío es asegurarse de que CRISPR enzimas CRISPR-Cas no se quede demasiado tiempo, ya que eso les daría una mayor probabilidad de cortar en lugares no deseados del ADN. 

Puede sentirse aprensivo al pensar en agujas cerca de los globos oculares, pero el ojo es en realidad un órgano ideal para la edición in vivo. Es pequeño, por lo que solo requiere un tratamiento de dosis única y volumen pequeño. El ojo tiene menos reactividad inmune que la mayoría de los tejidos, lo que hace que sea menos probable que se produzca una reacción inmunitaria peligrosa. Debido a que el ojo está relativamente contenido, es poco probable que los componentes de CRISPR viajen a otras partes del cuerpo, por lo que existe un menor riesgo de edición no deseada del genoma o respuestas inmunes en otros tejidos. En experimentos con un modelo de ratón de LCA con la misma mutación, los investigadores encontraron que alrededor del 10% de las células mostraban la edición deseada; se cree que este es el porcentaje necesario para mejorar la visión. El tratamiento mostró pocos efectos secundarios en modelos animales, y los estudios en células retinianas humanas no mostraron efectos fuera del objetivo en más de 100 sitios con secuencias similares. Ver datos preclínicos aquí. 

ENSAYO CLÍNICO CRISPR ACTUAL

Este es el primer ensayo de terapia CRISPR in vivo, es decir, la primera vez que se utiliza CRISPR para editar los genes de alguien dentro de su propio cuerpo. El primer paciente voluntario de este estudio, patrocinado por Editas Medicine, recibió una dosis baja del tratamiento en marzo de 2020. La dosificación de todos los pacientes de la primera cohorte de dosis baja se completó en noviembre de 2020. Una cohorte de dosis media Se espera que sea tratado pronto. Aún no se han publicado resultados.

A qué estar pendiente 

Los investigadores deberán seguir de cerca a los pacientes para ver si las células distintas de las células fotorreceptoras a las que se dirigen se ven afectadas o si los pacientes tienen reacciones inmunes al tratamiento. Otras preguntas clave de investigación incluyen: ¿qué porcentaje de celdas se editarán de manera efectiva? ¿Será suficiente para que los pacientes recuperen la visión?

Si el tratamiento funciona, será el primer ensayo que conduzca a una solución directa para una enfermedad genética. Las terapias génicas tradicionales, como las que se utilizan para la inmunodeficiencia combinada grave, comúnmente conocidas como "Enfermedad del chico burbuja" funcionan agregando un gen adicional, no arreglando el gen defectuoso. Del mismo modo, los primeros tratamientos basados ​​en CRISPR para la SCD y la beta talasemia no corrigen la mutación original que causa la enfermedad. El éxito de este ensayo sería un gran paso adelante en la medicina genética.

INFECCIÓN CRÓNICA

TRASFONDO DE LA ENFERMEDAD 

Las infecciones del tracto urinario (ITU) son una infección común que causa más de ocho millones de visitas a los proveedores de atención médica cada año. Las infecciones urinarias ocurren cuando bacterias fotosintéticas que no deberían estar allí, toman residencia en la vejiga, los riñones, los conductos que conectan las vejigas con los riñones o el conducto a través del cual sale la orina del cuerpo. E. coli, una bacteria fecal común, suele ser la culpable. Las infecciones urinarias son mucho más comunes en las mujeres por razones anatómicas. 

Las infecciones urinarias causan una sensación de ardor al orinar y la necesidad de orinar con frecuencia. Más allá de las molestias, pueden volverse peligrosas si afectan los riñones o si las bacterias ingresan al torrente sanguíneo. La mayoría se trata fácilmente con un ciclo corto de antibióticos, pero a veces los antibióticos son ineficaces o las infecciones siguen recurriendo. Esto se conoce como UTI crónica. 

ESTRATEGIA DE TRATAMIENTO 

Este tratamiento es un cóctel de tres bacteriófagos combinados con CRISPR-Cas3 para atacar el genoma de las tres cepas de E. coli responsable de aproximadamente el 95% de las infecciones urinarias. La destrucción del genoma mata a las bacterias. 

Los bacteriófagos, o fagos para abreviar, son virus que atacan a las bacterias. Por lo general, funcionan inyectando su material genético en bacterias y utilizando las bacterias como fábrica para producir más bacteriófagos. Eventualmente, la bacteria explotará y morirá a medida que libera más copias del fago. Los fagos se están desarrollando para su uso contra infecciones bacterianas y se han más atención recientemente dado que la resistencia a los antibióticos se ha convertido en una importante amenaza para la salud pública. 

En este tratamiento, los fagos han sido diseñados para ser una herramienta aún más poderosa contra E. coli. Además de la acción natural de los fagos que mata las bacterias, estos bacteriófagos contienen CRISPR-Cas3 en su genoma. Mientras que la proteína Cas más famosa, Cas9, realiza un corte preciso en un solo lugar, Cas3 tritura el ADN en las regiones genéticas que busca encontrar. En este tratamiento, el sistema CRISPR-Cas3 está hecho para atacar a los genomas de las cepas de E. coli cepas y dañarlas triturando tramos de ADN. En experimentos con células aisladas y en animales, la adición de CRISPR-Cas3 hace que los fagos sean mucho más efectivos para matar. E. coli. Locus Biosciences administró el tratamiento directamente a la vejiga mediante un catéter en el ensayo de fase 1 y planea desarrollar un tratamiento oral o intravenoso para las fases posteriores.  

ENSAYO CLÍNICO CRISPR ACTUAL 

Este es el primer ensayo que utiliza una terapia basada en CRISPR para tratar infecciones. También es la primera prueba que utiliza la proteína Cas3, que se dirige a tramos más largos de ADN para su destrucción, en lugar de Cas9, que realiza un corte preciso en un lugar. 

Los fagos se han considerado una posible terapia antibacteriana desde que se identificaron por primera vez hace unos 100 años. El descubrimiento de antibióticos como la penicilina poco después, así como la dificultad de patentar fagos, ha limitado el desarrollo y la prueba de terapias con fagos. Desde entonces, los médicos han utilizado ocasionalmente fagos por lo que se conoce como "tratamiento compasivo". El uso compasivo de drogas o el tratamiento compasivo es cuando se usa una terapia o un medicamento no aprobado para tratar a un paciente gravemente enfermo como último recurso cuando no existen otros tratamientos. Se han publicado al menos 25 informes de casos de terapia compasiva con fagos en los últimos 20 años. Algunos casos afirman tener éxito en la curación de los pacientes, pero los informes utilizan diferentes fagos en diferentes cantidades para diferentes afecciones; serán necesarios ensayos clínicos para evaluar sistemáticamente la seguridad y eficacia de los tratamientos con fagos. 

A medida que la resistencia a los antibióticos tradicionales como la penicilina se convierte en una importante amenaza para la salud pública, existe un interés creciente en desarrollar y probar terapias con fagos. De alguna manera, los fagos podrían incluso ser preferibles a los antibióticos que son efectivos, porque cada fago generalmente solo mata una bacteria específica. Entonces, en lugar de ser tratado con un antibiótico que también es destructivo para las bacterias saludables, la terapia con fagos es idealmente mucho más específica y precisa. Además de las innovaciones que utilizan la tecnología CRISPR, este ensayo es importante porque es uno de los primeros ensayos clínicos bien controlados para la terapia con fagos y el primero en combinar el sistema CRISPR con la terapia con fagos. 

Locus Biosciences comenzó a reclutar pacientes voluntarios en los Estados Unidos a fines de 2019 y completó su ensayo de fase 1b en febrero de 2021. Locus Biosciences informado que los resultados del ensayo respaldaron la seguridad y tolerabilidad de la nueva terapia, sin efectos adversos relacionados con el fármaco. Usted puede MÁS INFORMACIÓN en esta entrevista con Joseph Nixon de Locus Biosciences. 

A qué estar pendiente 

El ensayo completo fue de Fase 1, lo que significa que fue diseñado principalmente para probar si el tratamiento es seguro y tiene efectos secundarios tolerables, no cuán efectivo es el tratamiento. Sin embargo, los resultados del ensayo indican que la terapia puede disminuir el nivel de E. coli en las vejigas de pacientes infectados. Locus Biosciences planea avanzar con los ensayos de eficacia humana de fase 2, pero aún no ha anunciado una fecha.

La experta en CRISPR, Megan Hochstrasser, está interesada en lo que el ensayo podría revelar sobre la proteína Cas3: “Cas3 es como una cortadora de césped que atraviesa el ADN y lo corta. Cas9, por otro lado, hace un doble hebra romper el ADN. Las bacterias deberían morir con cualquier tipo de daño, pero quizás Cas3 podría prevenir mejor a los supervivientes rezagados que de alguna manera lograron reparar el corte de Cas9. Pero me gustaría saber si hay alguna diferencia, porque es parte de un sistema enorme que podría ser difícil de cumplir en otros contextos ". 

ENFERMEDAD RARA QUE PLEGA PROTEÍNAS

TRASFONDO DE LA ENFERMEDAD

La amiloidosis hereditaria por transtiretina (hATTR) es una enfermedad mortal causada por mutaciones en una sola letra del ADN en el gen TTR.

Cuando se muta el gen TTR, la proteína que produce se pliega al revés. Las proteínas plegadas incorrectamente se unen y forman grumos llamados fibrillas amiloides, en un proceso llamado amilosis. Los grupos de proteínas se acumulan en órganos y tejidos, interfiriendo con sus funciones normales. 

La ATTR afecta primero a los pacientes en la edad adulta temprana o media. Los síntomas varían, pero la ATTR suele tener efectos graves sobre el sistema nervioso y / o el corazón. El dolor nervioso, la pérdida del control del movimiento, los problemas digestivos, la pérdida de la visión, la demencia y la insuficiencia cardíaca son comunes en la ATTR. Los efectos sobre el sistema nervioso y / o el corazón eventualmente matan a los pacientes.

ATTR generalmente ocurre espontáneamente, pero para algunos pacientes, el gen mutado se transmite de sus padres. Esto conduce a ATTR hereditario o hATTR. hATTR es una enfermedad rara que afecta a unas 50,000 personas en todo el mundo. 

A menudo, las formas hereditarias de enfermedades neurológicas se comprenden mejor que los casos espontáneos porque son más fáciles de estudiar. ATTR tiene similitudes con otras enfermedades neurológicas que involucran el plegamiento incorrecto de proteínas y la amiloidosis, incluidas las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. 

ENFOQUE DEL TRATAMIENTO

Este tratamiento utiliza herramientas CRISPR-Cas9 para reducir la cantidad de proteína TTR defectuosa que produce el cuerpo. TTR menos defectuoso significa menos formación y acumulación de grupos de proteínas (amiloidosis). El tratamiento se administra en una sola dosis por vía intravenosa. 

El objetivo del tratamiento hATTR no es reparar un gen: es break el gen para que los pacientes dejen de producir la proteína defectuosa por completo. Los componentes CRISPR cortan el gen TTR, creando una ruptura de doble hebra en el ADN. A medida que la célula intenta reparar el ADN sin una plantilla corregida, los intentos de reparación mutan el gen incluso Saber más. Y cuando un gen está muy dañado, una célula dejará de producir la proteína que codifica. 

Hacer que los componentes CRISPR entren en las células es un obstáculo importante para las terapias de edición del genoma in vivo. Muchos tratamientos en desarrollo utilizan virus para administrar los componentes de edición del genoma. Este será el primer ensayo clínico para una terapia CRISPR-Cas9 administrada en un nanopartícula lipídica. Los lípidos, o moléculas de grasa, rodean los componentes de edición de genes y pueden ingresar a la célula. 

En modelos animales, las nanopartículas lipídicas tienden a acumularse en el hígado. La TTR se produce principalmente en el hígado, por lo que los investigadores están aprovechando esta tendencia para llevar el tratamiento de forma natural a donde se necesita. Ver datos preclínicos aquí. 

ENSAYO CLÍNICO CRISPR ACTUAL 

Este es el primer ensayo que utiliza nanopartículas de lípidos para administrar el tratamiento de edición del genoma. También es el primer ensayo que administra componentes de edición del genoma de forma sistémica, es decir, a todo el cuerpo en lugar de a un tipo específico de célula o tejido. 

El ensayo está patrocinado por Intellia Therapeutics junto con Regeneron Pharmaceuticals. El primer paciente recibió la dosis en noviembre de 2020 en el Reino Unido. En este momento, se están reclutando más pacientes voluntarios con síntomas neurológicos en el Reino Unido y esperan expandirse a otros países. Los investigadores planean inscribir hasta 38 participantes con síntomas neurológicos para la primera parte del ensayo y luego expandirse para inscribir pacientes adicionales con síntomas cardíacos.

A qué estar pendiente

Esta es la primera terapia CRISPR experimental que se administra sistémicamente para editar genes dentro del cuerpo humano. Otros tratamientos editan tipos de células específicos fuera del cuerpo y luego los vuelven a colocar después de la edición (como tratamientos para trastornos sanguíneos y cáncer) o administran las terapias de edición del genoma a órganos autónomos (como el tratamiento para la ceguera genética y las infecciones urinarias crónicas) . Estas estrategias ayudan a garantizar que las ediciones solo se produzcan en las células o el tejido de interés. 

Una preocupación de larga data sobre las terapias de edición del genoma son los efectos fuera del objetivo: ediciones incorrectas realizadas por los componentes de edición del genoma. Esto es particularmente preocupante con los tratamientos CRISPR administrados por virus, ya que los componentes de edición del genoma pueden persistir en la célula durante mucho tiempo, lo que les brinda más oportunidades de cometer errores de edición. Evitar el parto sistémico ayuda a reducir el riesgo general. 

En este ensayo, la administración es sistémica, lo que podría conducir a un mayor riesgo de desvíos del objetivo debido a que se exponen más tejidos. Sin embargo, los riesgos de exposición se reducen porque 1) las nanopartículas de lípidos tienden a acumularse en el hígado, que es el tejido de interés en esta enfermedad y 2) no se utilizan virus para administrar los componentes de edición del genoma. En modelos animales del tratamiento hATTR administrado por nanopartículas lipídicas, los componentes de edición del genoma se eliminaron del cuerpo en menos de una semana, reduciendo drásticamente la posibilidad de efectos fuera del objetivo. La administración sistémica de reactivos de edición también presenta el riesgo de desencadenar una reacción inmunitaria potencialmente peligrosa. Los médicos controlarán de cerca a los pacientes voluntarios para detectar estas reacciones. 

La eficiencia, es decir, qué porcentaje de celdas se editan, es una gran pregunta. En primates no humanos, solo el 35 o el 40% de las células hepáticas necesitan editarse para reducir los niveles de TTR lo suficiente como para tener un beneficio terapéutico. Los investigadores deberán seguir de cerca a los pacientes para ver qué porcentaje de células hepáticas se editan de manera efectiva y qué porcentaje es necesario para ver un beneficio. 

“Será un comentario sobre las nanopartículas de lípidos y lo prometedoras que son para editar el hígado”, dice la experta de IGI CRISPR, Megan Hochstrasser. “Podría ser una situación en la que en realidad no necesitemos editar un porcentaje muy alto de celdas para comenzar a ver un beneficio positivo para el paciente, lo cual sería genial”.

EL GRAN IMAGEN: LO QUE ESPERAMOS APRENDER

En conjunto, estos ensayos clínicos CRISPR están ayudando a los científicos a aprender sobre los tipos de Cambios de ADN Las enzimas CRISPR producen en diferentes células, incluidos cambios no deseados fuera del objetivo y cambios problemáticos en el objetivo; la forma en que el sistema inmunológico reacciona a las herramientas CRISPR-Cas; y qué tan bien funcionan los diferentes métodos de entrega. Estos ensayos no son una prueba importante de lo que puede hacer CRISPR, sino de cómo well hace lo que hace.

Durante el último año, ha habido noticias alentadoras: Victoria Gray y otros parecen estar funcionalmente curados de la anemia de células falciformes o beta talasemia, y las células editadas se han instalado en la médula ósea, lo que indica el potencial de una cura duradera. . Los ensayos de terapias contra el cáncer se encuentran en etapas iniciales, pero la seguridad y la tolerabilidad de los tratamientos parecen prometedoras para avanzar con la tecnología de edición más actual. Los nuevos ensayos iniciados este año amplían el alcance de las aplicaciones y los métodos de entrega de CRISPR. 

La eficiencia de edición varió entre las pruebas, y las que comenzaron más recientemente tuvieron una mayor eficiencia. Las diferencias en la tecnología (las herramientas CRISPR más nuevas son más eficientes) y los métodos de entrega tienen en cuenta estas diferencias. Los investigadores continúan desarrollando nuevos editores CRISPR y ampliando las opciones de entrega con el objetivo de aumentar la eficiencia. 

Estos estudios mostraron ediciones no deseadas en las celdas, incluidos efectos dentro y fuera del objetivo. A corto plazo, no parecen causar problemas. Pero, ¿los cambios de ADN no deseados tendrán efectos significativos en los pacientes en el futuro o cuando se administren a cohortes más grandes? ¿Y cómo se compararán los posibles efectos secundarios con la gravedad de las enfermedades que se tratan? Será necesario realizar un seguimiento de los pacientes voluntarios en los próximos años para obtener una comprensión más completa del perfil de seguridad de estos tratamientos. 

Estamos comenzando a ver más ediciones in vivo con la adición de los ensayos para UTI crónica y hATTR, y la investigación preclínica indica que habrá más en los próximos años. El tratamiento con hATTR se destaca como el primer tratamiento que se administra por vía sistémica: otros tratamientos in vivo se administran directamente a órganos específicos contenidos, o las células se editan fuera del cuerpo y luego se devuelven al paciente. La introducción sistémica de componentes de edición del genoma es un gran avance, y lo seguiremos de cerca. 

Lo que los ensayos clínicos actuales de CRISPR tienen en común son opciones de entrega más sencillas. Obtener los tratamientos donde deben estar, y solo donde deben estar, es uno de los mayores desafíos de las terapias basadas en CRISPR. Las pruebas iniciadas hasta ahora se basan en soluciones convenientes para la entrega, pero a medida que la entrega mejore, el menú de opciones se expandirá significativamente.

MÁS CRISPR MÉDICO PRIMERO QUE DEBE TENER EN CUENTA

Si bien los ensayos clínicos actuales de CRISPR son emocionantes, se basan en realizar ediciones en el ADN que sean fáciles para las enzimas CRISPR-Cas; en realidad, no son pruebas importantes de lo que la tecnología CRISPR en sí misma puede hacer. En términos de comprender los mayores alcances del potencial de CRISPR, aprenderemos mucho de los hitos futuros:

• Un tratamiento CRISPR que implica la inserción de ADN para reparar o reemplazar una secuencia defectuosa, en esencia, "pegar" en material nuevo, sigue siendo un gran desafío.  
• Una terapia CRISPR que repara múltiples genes a la vez. Muchas afecciones comunes, como la diabetes y las enfermedades cardíacas, son "enfermedades poligénicas, ”Lo que significa que múltiples genes juegan un papel en su desarrollo. Si bien los investigadores han logrado hazañas impresionantes en células aisladas y modelos animales, somos un largo
  

  

  manera de realizar múltiples cambios en el genoma en pacientes reales.

• Un ensayo en el que se utilizan herramientas CRISPR para activar y desactivar genes sin editar la secuencia de ADN. Estas estrategias, conocidas como Activación e inhibición de CRISPR, no requieren romper el ADN de un paciente, por lo que podrían estar más seguros. Pero no está claro cuánto tiempo durarán sus efectos en los seres humanos.
• Un tratamiento que usa edición de base. Edición de base utiliza componentes CRISPR para cambiar directamente letras de ADN individuales sin romper el ADN. Para enfermedades causadas por cambios de una sola letra en el ADN, bases Los editores pueden ser una opción de edición más segura que CRISPR.   

MÁS INFORMACIÓN SOBRE LOS ENSAYOS CLÍNICOS CRISPR

Si usted o un ser querido está interesado en participar en un ensayo clínico, puede obtener más información sobre cómo funcionan los ensayos clínicos en EE. UU. Y cómo encontrarlos en nuestro Página de pacientes y familias. Analice todas las decisiones médicas importantes con su médico. Tenga en cuenta que los ensayos clínicos son las primeras pruebas de nuevos tratamientos médicos, por lo que son intrínsecamente riesgosos para los pacientes y nunca se garantiza su éxito.

Un agradecimiento especial a Bruce Conklin, Luke Gilbert, Megan Hochstrasser y Vivek Mutalik por las secciones de verificación de datos de este artículo.