Świat nauki z zapartym tchem śledzi doniesienia o sukcesach w eliminacji wirusa HIV z zakażonych komórek przy użyciu rewolucyjnej technologii edycji genów CRISPR/Cas9. To, co jeszcze niedawno brzmiało jak scenariusz filmu science-fiction, dziś staje się obiecującą rzeczywistością. Metoda, pierwotnie kojarzona głównie z leczeniem rzadkich chorób genetycznych, otwiera nowy, ekscytujący rozdział w medycynie, dając nadzieję na całkowite wyleczenie nie tylko HIV, ale i innych przewlekłych infekcji wirusowych.
Przez dekady zakażenie wirusem HIV było wyrokiem, oznaczającym konieczność przyjmowania leków antyretrowirusowych (ART) do końca życia. Terapia ta, choć skuteczna w kontrolowaniu namnażania się wirusa i zapobieganiu rozwojowi AIDS, nie jest w stanie całkowicie usunąć patogenu z organizmu. HIV potrafi sprytnie ukryć swój materiał genetyczny w DNA ludzkich komórek, tworząc tak zwane rezerwuary wirusa. Właśnie te uśpione komórki są największym wyzwaniem dla współczesnej medycyny i powodem, dla którego do tej pory nie istniało lekarstwo na HIV.
CRISPR: Precyzyjne narzędzie do „wycinania” wirusa
Technologia CRISPR/Cas9, za której opracowanie Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna otrzymały w 2020 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, działa jak molekularne nożyczki. System ten składa się z dwóch kluczowych elementów: białka tnącego Cas9 oraz fragmentu przewodniego RNA (gRNA), który naprowadza „nożyczki” na konkretną, docelową sekwencję DNA.
W kontekście walki z HIV naukowcy wykorzystują CRISPR/Cas9 do precyzyjnego zlokalizowania i wycięcia materiału genetycznego wirusa (prowirusa) z genomu zakażonych komórek odpornościowych, takich jak limfocyty T. Celem jest trwałe usunięcie wirusowego DNA, co uniemożliwiłoby jego dalszą replikację i reaktywację.
Od laboratorium do pierwszych prób klinicznych
Przełomowe badania, prowadzone m.in. przez zespoły naukowców z Temple University pod kierownictwem prof. Kamela Khaliliego, dowiodły skuteczności tej metody najpierw w warunkach laboratoryjnych, na zakażonych komórkach ludzkich, a następnie na modelach zwierzęcych. W badaniach na humanizowanych myszach, którym wszczepiono ludzkie komórki odpornościowe, udało się wyeliminować wirusowe DNA z znaczącej części komórek w różnych tkankach, co w niektórych przypadkach doprowadziło do całkowitego usunięcia wirusa z organizmu.
Te obiecujące wyniki utorowały drogę do pierwszych w historii badań klinicznych na ludziach. Firma Excision BioTherapeutics rozpoczęła badanie kliniczne fazy I/II o nazwie EBT-101. Jego celem jest ocena bezpieczeństwa i skuteczności jednorazowej terapii opartej na CRISPR/Cas9 u osób zakażonych wirusem HIV. W ramach terapii pacjentom podawany jest wirus związany z adenowirusami (AAV), który dostarcza do komórek „nożyczki” genetyczne zaprogramowane do wycięcia dużych fragmentów genomu HIV. Wstępne dane z obserwacji pierwszych pacjentów są optymistyczne i nie wykazały na razie poważnych skutków ubocznych.
Potencjał w leczeniu innych chorób wirusowych
Sukcesy w walce z HIV przy użyciu CRISPR/Cas9 rozbudzają nadzieje na opracowanie podobnych terapii dla innych przewlekłych i trudnych do wyleczenia chorób wirusowych. Naukowcy badają potencjał tej technologii w eliminacji:
- Wirusa opryszczki pospolitej (HSV): Podobnie jak HIV, HSV potrafi ukrywać się w komórkach nerwowych w stanie uśpienia, powodując nawracające objawy. Badania przedkliniczne pokazują, że CRISPR może skutecznie uszkadzać DNA wirusa opryszczki.
- Wirusa zapalenia wątroby typu B (HBV): Przewlekłe zakażenie HBV jest główną przyczyną marskości i raka wątroby. CRISPR jest testowany jako narzędzie do niszczenia kolistego DNA wirusa (cccDNA) w komórkach wątroby, które stanowi główne źródło produkcji nowych wirionów.
Wyzwania i kwestie etyczne
Mimo ogromnego entuzjazmu, droga do powszechnego stosowania terapii CRISPR w leczeniu chorób infekcyjnych jest jeszcze długa i pełna wyzwań. Najważniejsze z nich to:
- Bezpieczeństwo: Kluczowe jest zapewnienie, że „nożyczki” genetyczne tną DNA tylko w zamierzonym miejscu. Istnieje ryzyko tzw. cięć „off-target” (poza celem), które mogłyby prowadzić do nieprzewidywalnych i potencjalnie groźnych mutacji w genomie pacjenta.
- Dostarczanie: Skuteczne i bezpieczne dostarczenie komponentów CRISPR/Cas9 do wszystkich zakażonych komórek w organizmie, w tym do trudno dostępnych rezerwuarów wirusa, pozostaje jednym z głównych wyzwań technicznych.
- Etyka: Możliwość modyfikacji ludzkiego genomu rodzi fundamentalne pytania etyczne, zwłaszcza w kontekście ewentualnych zmian w komórkach rozrodczych, które mogłyby być dziedziczone przez przyszłe pokolenia.
Mimo tych przeszkód, technologia CRISPR/Cas9 bez wątpienia zrewolucjonizowała biologię molekularną i otworzyła drzwi, które jeszcze dekadę temu wydawały się zamknięte. Sukces w eliminacji wirusa HIV z komórek to kamień milowy, który potwierdza ogromny potencjał tej metody. Choć przed naukowcami jeszcze wiele pracy, przyszłość medycyny w walce z chorobami wirusowymi rysuje się w jaśniejszych barwach niż kiedykolwiek wcześniej.
A nam pozostaje czekać na następne tak przełomowe odkrycia. Kto wie, może dzięki takim i innym podobnym technologiom w końcu dojdzie do przełomu w walce z wieloma chorobami, czy może nawet w walce ze starością. Trzymajmy kciuki!
Źródła:
- Excision BioTherapeutics, Inc. – informacje o badaniu klinicznym EBT-101. (www.excision.bio)
- Artykuły naukowe dotyczące badań przedklinicznych, m.in. publikacje zespołu prof. Kamela Khaliliego w czasopismach takich jak „Nature Communications” czy „PNAS”.
- Informacje prasowe z wiodących uniwersytetów i instytucji badawczych, np. Temple University, University of Amsterdam.
- Komunikat prasowy Komitetu Noblowskiego dotyczący Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 2020 roku.
- Dash, P. K., et al. (2019). „Sequential LASER ART and CRISPR-Cas9 treatment eliminates HIV-1 in a subset of infected humanized mice.” Nature Communications.
- „CRISPR-Cas9 Mediated Exonic Disruption for HIV-1 Elimination” – PMC, National Center for Biotechnology Information.
Opublikuj komentarz