5. rész Mire lehet jó a génszerkesztés? 

Az új genomszerkesztési módszereket természetesen öröklődő betegségek gyógyítására is fel lehet használni, amit már számos állatkísérletben is bizonyítottak. Azonban, mivel egy gyógyszer, vagy egy ilyen típusú terápia kifejlesztése után általában minimum 10 év szükséges, míg a gyógymód a klinikai vizsgálatok után piacra kerül, egyelőre csak a potenciális lehetőségeket lehet bemutatni, amelyeket a jövőben talán alkalmazni fognak.

De a génszerkesztés jelentőségét mutatja, hogy a rövid idő ellenére, ami a felfedezése óta eltelt, már 2017. novemberében egy Hunter-szindrómában szenvedő betegen alkalmazták is a technikát. A betegséget egy enzim génjének mutációja okozza, amely bizonyos cukrok lebontását végzi. Az enzim hiányában a lebontatlan cukrok felhalmozódnak és fejlődési rendellenességet, szerv- és agykárosodást valamint korai halált okoznak. Az alkalmazott eljárás során egy genetikailag módosított vírus (ún. adeno-asszociált vírus) segítségével a gén jól működő változatát juttatták a beteg májsejtjeibe, amelyek elkezdték termelni a hiányzó enzimet. A beteg az azóta eltelt hónapok alatt nem mutatott súlyosabb mellékhatásokat és az addig hiányzó enzim működését is ki lehetett mutatni. Azonban, ez még nem jelenti azt, hogy az eljárás teljesen veszélytelen. Az előző fejezetben említett mellékhatásokat ennél az eljárásnál sem lehet teljesen kizárni, viszont a kialakulásuk esélye valószínűleg alacsonyabb, mint a korábbi módszereknél.

Kínában is folyamatban van egy embereken végzett klinikai vizsgálat, amelyben a CRISPR/Cas9-t használják, és rövidesen az USA-ban is újabb ilyen típusú vizsgálatokat indítanak.

Könnyebbnek tűnik a CRISPR/Cas9 rendszer annak a tulajdonságának a kihasználása, amikor hasonlóan a vírusoknál említettekhez, egy gént inaktiválnak. Vannak olyan öröklődő betegségek, amikor a betegséget okozó mutáció miatt toxikus fehérje termelődik. Ilyen fejlődési rendellenesség például az aránytalan törpenövekedés (achondropasia), amelyben egyelőre emberi sejttenyészeten igazolták, hogy a CRISPR/Cas9-nal ki lehet iktatni a káros mutációt. Hasonló lehetőséget mutattak ki a látáskárosodáshoz, vaksághoz vezető öröklődő glaukómában (zöldhályogban), ahol a betegség kialakulását egérben a myocilin gén inaktiválásával meg tudták akadályozni.

A Huntington betegség egy dominánsan öröklődő, 40 éves kor környékén kialakuló súlyos, gyors lefolyású idegrendszeri megbetegedés, melynek következtében a betegen akaratlan, rángatózó mozgások, érzelmi kitörések és szellemi leépülés tapasztalható. Jelenleg a betegség kialakulását és súlyosbodását nem lehet megakadályozni, még akkor sem, ha gyermekkorban kimutatják a hibás génvariációt. Egerek vizsgálatával kiderült, hogy a huntingtin nevű gén, melynek kóros variációja a betegség okozója, csak az idegrendszer kialakulásához kell. Négy hónapnál idősebb egereknek (ott ez már felnőttkor) az egészséges életéhez nincs szükségük a génre. Az a feltételezés, hogy ez az embereknél is így van.

A kutatást végzők a huntingtin génre specifikus CRISPR/Cas9 rendszert az előzőekben is említett módosított adeno-asszociált vírus segítségével 9 hónapos, Huntington-kóros egerek agyának megfelelő régiójába, a striátumba juttatták, ahol az a gént inaktiválta. A beteg egerek tünetei jelentősen javultak, igaz teljesen nem érték el az egészséges egerek képességeit. Az is érdekes tapasztalat volt viszont, hogy az agysejteknél bizonyos fokú öngyógyító képességet tapasztaltak, ha a toxikus fehérjét eltávolították.

De érkeznek ígéretes próbálkozásokról hírek olyan öröklődő betegségekkel kapcsolatban, ahol a hibás gént a CRISPR/Cas9 segítségével kijavítják.

Például a Duchenne izomdisztrófiában, amely fiúkban előforduló súlyos izomleépüléssel járó öröklődő betegség, sikerült CRISPR génterápiával a hibás gének kijavításával javulást elérni. Érdekesség, hogy a szokásos vírus helyett, itt arany nanopartikulumokat használtak a gének sejtekbe való bejuttatásához, ami ellen a tapasztalatok alapján, a szervezet kevésbé ad immunválaszt, kevésbé toxikus és olcsóbb, mint az általában használt vírusok, így kevesebb és enyhébb mellékhatások várhatók.

Nagyobb az esélye, hogy gyorsabban hasznosítják az olyan típusú génterápiának, ahol úgy is eredményt lehet elérni, hogy a betegtől vért vesznek, esetleg csontvelői őssejtet, abból bizonyos sejteket, általában immunsejteket izolálnak, azokat módosítják, majd az így módosított sejteket juttatják vissza a betegnek.

Ez az ún. ex vivo génterápia, szemben az in vivo-val, ahol a génmódosítás a betegben történik. Itt sokkal kisebb a mellékhatások kockázata, hiszen csak a kivett sejteket módosítják, amelyeket visszajuttatás előtt még ellenőrizni is tudnak, hogy valóban a kívánt változások történtek-e bennük? Ennek az egyik példája volt az előzőekben említett CCR5 gén kiütése csontvelői őssejtekből, amivel az AIDS kialakulását lehet megakadályozni HIV fertőzöttekben. A legtöbb ilyen típusú eljárást azonban rákos megbetegedések gyógyításában vizsgálják. Ezekben az eljárásokban kivett immunsejteket módosítanak úgy, hogy azok felismerjék is elpusztítsák a rákos sejteket (ld. 2. fejezet).
Ezt a módszert használták kínaiak egy tüdőrákos betegnél, aki így az első beteg lett, akit CRISPR-rel szerkesztett sejtekkel kezeltek. A következő vizsgálatba már 10 hasonló beteget vontak be.

A fentiekből látszik, hogy a fent említett genomszerkesztési módszerek, új lehetőségeket teremtenek, hogy az eddig gyógyíthatatlan betegségeket, betegeket nagyobb eséllyel tudjuk meggyógyítani. Azonban a 3. fejezetben említett veszélyek még nem szűntek meg teljesen. Előfordul például, hogy a CRISPR nem csak a megcélzott gént módosítja, ami akár más betegségek, leginkább rák, kialakulásához vezethet. Szintén probléma még, hogy hogyan juttassák be a géneket a sejtekbe. A leggyakrabban használt vírusok, szintén potenciális veszélyforrások. Viszont a kutatók gőzerővel dolgoznak, hogy a mellékhatások kialakulásának esélyét minimalizálják. Így újabb és újabb CRISPR/Cas9 rendszereket fejlesztenek ki, amivel pontosabban lehet a géneket módosítani. Illetve, a vírusok helyett is vannak új eszközök (ld. a korábban említett arany nanopartikulumok), amelyek kevésbé toxikusak és olcsóbbak.

Prof.Dr.Szalai Csaba

4. rész >>>>

Irodalom
http://www.sciencemag.org/news/2015/12/and-science-s-2015-breakthrough-year
https://www.neb.com/tools-and-resources/feature-articles/crispr-cas9-and-targeted-genome-editing-a-new-era-in-molecular-biology
https://hu.wikipedia.org/wiki/CRISPR
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4716669/
https://www.jci.org/articles/view/92087