Seguridad para CRISPR

Esta publicación trata sobre el establecimiento de la seguridad para edición del gen edición de curas para enfermedades humanas. Tenga en cuenta que hice no Digamos que esta publicación trata sobre la edición genética de genes no deseados. Ya llegaremos a ese punto, pero puede que te sorprenda lo que tengo para decir.

Al contrario de lo que algunos podrían decir o escribirLa mayoría de los editores de genes no escondemos la cabeza en la arena cuando se trata de seguridad. Desde un punto de vista de investigación preclínica y de descubrimiento, la seguridad de una determinada tecnología de edición genética es relativamente insignificante. Hay muchas moléculas pequeñas y sucias que nunca querrías poner en una persona, pero que son ridículamente útiles para ayudar a desentrañar nueva biología. Dado que los investigadores preclínicos tienen el lujo de hacer cosas como experimentos de complementación/reexpresión y aislar múltiples clones independientes, disociremos la experiencia de investigación personal de cada uno con CRISPR (todas preclínicas en este momento) de las cuestiones de seguridad. Esas experiencias son útiles e informativas, pero hasta ahora anecdóticas y no necesariamente vinculadas estrechamente con la clínica.

A pesar de lo que a los editores de genes nos gusta pensar, la seguridad de CRISPR no es un mundo completamente nuevo lleno de territorios inexplorados. Si bien hay algunas preguntas importantes sin respuesta, hay muchos precedentes. No solo hay otras tecnologías de edición de genes que ya están en la clínica, sino que son no específicas. letra singular Los agentes dañinos son quimioterapias realmente efectivas (p. ej. cisplatino, temozolomida, etopósido). En el último caso, el desorden del daño del ADN es el objetivo de la terapia.

Aquí hay algunas ideas sobre la seguridad de una terapia de edición de genes CRISPR teórica, en su mayoría en orden aleatorio. Prologaré esto diciendo que, si bien tengo experiencia en la industria farmacéutica, de ninguna manera soy un experto en seguridad clínica y cederé ante los verdaderos magos.

La seguridad se trata de riesgo frente a recompensa

Comencemos con un gran punto: como con cualquier enfermedad, la seguridad de una terapia de edición genética depende de la indicación. El perfil de seguridad de un tratamiento para glioblastoma (muy pocas opciones de buen tratamiento para una enfermedad mortal con progresión rápida) serán muy diferentes a un tratamiento para el eccema. Y la tolerancia de seguridad de un tratamiento de glioblastoma que aumenta la supervivencia libre de progresión en solo dos días se verá diferente a uno que aumenta la supervivencia general en cinco años. Por lo tanto, no habrá una regla verdadera para la seguridad de la edición genética, ya que la mayor parte de la ecuación la escribirá la enfermedad en lugar de la terapia.

La seguridad de la edición de genes tiene que ver con la genotoxicidad funcional

Si bien la mayor parte de la ecuación de seguridad se trata de la enfermedad, el tratamiento en sí, por supuesto, debe tenerse en cuenta. En el fondo, los reactivos de edición de genes son agentes que dañan el ADN, por lo que la genotoxicidad es una gran preocupación. ¿La intervención en sí interrumpe un supresor de tumores y conduce a células cancerosas? ¿Rompe una clave metabólica? enzima y llevar a (SCD por sus siglas en inglés), ¿muerte? Como se mencionó anteriormente, hay muchos agentes que dañan el ADN que causan estragos en el genoma,, pero son tolerados porque debido al riesgo / recompensa y la falta de una alternativa mejor (Te estoy mirando especialmente a ti, temozolomida). La clave de este punto es función de lo que se interrumpe.

Con CRISPR, tenemos la marcada ventaja de que los ARN guía tienden a alcanzar ciertos lugares dentro del genoma. Sabemos cómo diseñar el objetivo y todavía estamos descubriendo cómo predecir y medir el objetivo no deseado. Pero incluso con métodos perfectos para los objetivos no deseados, todavía necesitaríamos hacer la prueba funcional. Consideremos un tratamiento "tradicional" (molécula pequeña o biológico) - mientras que un in vitro El panel de resultados fuera de objetivo basado en la bioquímica es valioso, pero no sustituye en absoluto a las curvas de eliminación de células normales frente a las de células tumorales (por ejemplo). E incluso esas curvas de eliminación no sustituyen a los modelos animales. El perfil de seguridad funcional a largo plazo de un reactivo de edición genética es la cuestión clave, y con CRISPR diría que todavía estamos demasiado pronto en el juego para saber qué esperar. La buena noticia es que hasta ahora las ZFN parecen bastante buenas, lo que me da muchas esperanzas para la edición genética como clase.

La seguridad de la edición de genes NO se trata de listas de secuencias

Pensaría que determinar una lista exhaustiva de secuencias fuera del objetivo sería una parte crítica de cualquier perfil de seguridad CRISPR. Pero en el ejemplo anterior, contrastando in vitro ensayos bioquímicos con modelos de organismos, considero que las listas de objetivos no deseados son equivalentes al ensayo bioquímico. Voy a ser deliberadamente controvertido por un momento y postularé que, para ser un candidato terapéutico, no debería poner mucho peso en su lista de sitios fuera del objetivo. Como se indicó anteriormente, en cambio, debería preocuparse por lo que están haciendo aquellos fuera de los objetivos, y para eso es posible que ni siquiera necesite saber dónde se encuentran los fuera de los objetivos.

A la hora de elegir terapias candidatas en un modo preclínico, las listas de secuencias fuera del objetivo pueden ser muy útiles para priorizar los reactivos. Si una guía moléculas de ARN llega a dos sitios fuera de destino y otro llega a doscientos, probablemente elegiría el primero en lugar del segundo. Pero, ¿y si uno de los dos objetivos fuera p53¿Y si las doscientas son todas intergénicas? Dada la ventaja de aptitud de las mutaciones oncogénicas, las matemáticas involucradas en el uso de la secuenciación (incluso las tecnologías basadas en captura) para detectar sitios fuera del objetivo muy raros son abrumadoras. Ser capaz de detectar un evento basado en secuencias de 1 en un millón suena increíble, pero ¿qué pasa si necesita editar hasta 20 millones de células para un trasplante de médula ósea? Esas son veinte células que podría convertir en cancerosas sin siquiera saberlo. Ahora volvemos al tema de la función: debe preocuparse mucho más por el efecto funcional de su edición genética en lugar de una lista de secuencias. Esa lista de secuencias es buena para los órdenes de magnitud y útil para elegir reactivos candidatos, pero no es un sustituto de la función.

¿La edición de genes es segura sobre la inmunogenicidad?

Existen dos grandes interrogantes en torno a la inmunogenicidad de la edición genética: la inmunogenicidad del reactivo en sí y la inmunogenicidad en el objetivo si la edición introduce una secuencia que es nueva para el paciente. ¿Qué sucede cuando el reactivo en sí induce una respuesta inmunitaria a largo plazo? En el caso de las terapias que requieren dosis repetidas, esto puede acabar con un programa (de ahí la enorme cantidad de trabajo que se ha puesto en humanizar los anticuerpos). Una terapia que hace que alguien se enferme gravemente con la segunda dosis no es muy buena, ni tampoco es útil si los anticuerpos generados contra la terapia acaban bloqueando el tratamiento. Pero ¿qué ocurre con in situ edición de genes?

La mayor parte de in situ Los reactivos de edición genética son sintéticos o bacterianos, por lo que se pueden generar anticuerpos contra ellos, pero la terapia en sí es (idealmente) de una sola dosis para curar. En ese caso, siempre que no haya una respuesta inmunitaria fuerte, tal vez no importe si se desarrollan anticuerpos contra el reactivo de edición. Hay pocas respuestas aquí para CRISPR, y la mayor parte del trabajo con ZFN se ha realizado con ex vivo ediciones, donde el sistema inmunológico no está expuesto al reactivo de edición. El tiempo dirá si esto es un problema y los modelos animales serán clave. Aún más sutil, ¿qué sucede cuando la edición de un gen provoca la reexpresión de un "normal" proteína que un paciente nunca ha expresado antes (por ejemplo, editar el codón falciforme para convertir la hemoglobina mutante en hemoglobina de tipo salvaje)?

El potencial de una nueva respuesta inmune contra una nueva proteína "propia" probablemente esté relacionado con la magnitud del cambio: una sola aminoácidos cambio (por ejemplo, células falciformes) es probablemente menos probable que cause problemas que la introducción de un transgén (por ejemplo, el trabajo de Sangamo insertando enzimas en el locus de albúmina para trastornos de almacenamiento lisosómico e hemofilia). Pero una vez más, he escuchado muchas preguntas y me preocupo por este problema, pero muy pocas respuestas. In vivo Se necesitan desesperadamente experimentos, y cuanto más cerca de un sistema inmunológico humano, mejor.

Avanzando en base a los datos predictivos

Como probablemente ya se habrá dado cuenta, tengo un sano respeto por la caracterización funcional cuando se trata de seguridad. Por eso es absolutamente fundamental que sigamos avanzando y no dejemos que las preocupaciones teóricas sobre números arbitrarios de objetivos fuera de los objetivos repriman la innovación sin datos. Estas son herramientas que algún día podrían ayudar a los pacientes que lo necesitan desesperadamente y con pocas opciones más, así que deje que el método verdaderamente predictivo funcional los datos gobiernan el día.

By maíz jacob

Jacob Corn es profesor de biología del genoma en ETH Zürich. El laboratorio de maíz estudia la intersección de la reparación del ADN humano y las herramientas de edición del genoma y desarrolla nuevos enfoques para curar enfermedades humanas mediante la edición del genoma.