Er zijn nog heel wat hindernissen weg te nemen voor de toepassing van de CRISPR-methode in de regeneratieve geneeskunde (afb: Kam Leong et al./Tissue Engineering)
Regeneratieve geneeskunde richt zich op het herstellen of vervangen van beschadigd weefsel en organen en biedt daarmee hoop aan patiënten met verschillende aandoeningen. Traditionele strategieën, zoals het gebruik van voorlopercellen en biologische stimuli, hebben enig succes gehad, maar ze kampen met beperkingen zoals onbedoelde veranderingen en een gebrek aan precisie. Genoombewerking, met name op CRISPR/Cas9 gebaseerde systemen, biedt een nauwkeuriger en efficiënter alternatief, maar voorlopig is die aanpak nog lang niet vrij van mankementen en zal voorlopig nog wel een (dure) belofte blijven.
Met CRISPR/Cas9 zijn nauwkeurige aanpassingen aan het genoom mogelijk zoals het uit- en inschakelen van genen en het vervangen van stukken gen tot aan afzonderlijke nucleobasen aan toe. Deze technologie zou geschikt zijn voor het behandelen van erfelijke ziektes, het sturen van stamcellen om zich tot een bepaald type cel te ontwikkelen van weefselherstel en om weefselfuncties te verbeteren. Bij de behandeling van ziektes die bepaald worden door mutaties in een enkel gen zoals taaislijmziekte, sikkelcelziekte en osteogenesis imperfecta (brozebottenziekte) is de CRISPR-methode bijvoorbeeld veelbelovend gebleken bij het corrigeren van de ziekmakende mutaties.
Bij taaislijmziekte hebben onderzoekers CRISPR gebruikt om mutaties in het CFTR-gen in luchtwegstamcellen te corrigeren. Voor sikkelcelziekte heeft de FDA een CRISPR/Cas9-therapie goedgekeurd die het Bcl11a-gen uitschakelt om de hemoglobineproductie van de vrucht te verhogen. Bij brozebottenziekte hebben onderzoeken aangetoond dat gemuteerde genen in van patiënten afkomstige cellen kunnen worden gecorrigeerd.
CRISPR-technologieën kunnen ook een cruciale rol spelen bij het verbeteren van weefselherstel. Ze kunnen worden gebruikt om somatische cellen te herprogrammeren tot pluripotente stamcellen (iPSC’s), om iPSC’s te differentiëren tot de gewenste celtypen en weefselconstructies te creëren voor herstel van beschadigde organen e.d. Bovendien kan genbewerking afweerreacties na transplantatie voorkomen door het HLA-profiel van cellen te wijzigen, waardoor het risico op afstoting wordt verminderd.
Daarnaast zou CRISPR kunnen worden ingezet voor de regeneratieve geneeskunde. Die aanpak maakt het mogelijk om genen te identificeren die betrokken zijn bij de celdifferentiatie (ontwikkeling tot gerijpte cellen) en het ziekteverloop. Ook zou de CRISPR-aanpak kunnen helpen bij de ontwikkeling van ziektemodellen voor medicijnontwikkeling.
Organoïde- en orgaan-op-een-chipmodellen, gecombineerd met CRISPR-bewerking, stellen onderzoekers in staat om ziekten in een fysiologisch relevantere context te bestuderen. Uiteindelijk zou het met hulp van de CRISPR-methode zelfs mogelijk kunnen worden om functionele organen te ontwikkelen, maar zover zijn we nog (lang?) niet.
Problemen
Zoals gezegd is de CRISPR-methode beloftevol, maar eer die volop in de klinische praktijk zal kunnen worden ingezet zullen er nog wel een paar (of meer dan een paar) zaken moeten worden verbeterd. Zo is het nog steeds een groot probleem om het CRISPR-gereedschap (een knipenzym zoals Cas9, een gids-RNA en eventueel een (deel van een) gen) in de celkern af te leveren, waar het genoom huist. Vaak worden daartoe lamgemaakte virussen voor gebruikt, maar die hebben maar een beperkte ‘laadruimte’.
Ook is de methode nog steeds niet veilig genoeg vanwege de onbedoelde genoomveranderingen die het CRISPR-gereedschap vaak nog steeds veroorzaakt. Er zal dus nog harde arbeid geleverd moeten worden om het afgiftesysteem te verbeteren, maar ook om de doelmatigheid van de ingreep met de genschaar te vergroten. Nu wordt vaak maar in een klein deel van de cellen waarin dat zou moeten gebeuren de ‘genoomreparatie’ ook daadwerkelijk uitgevoerd. Daarnaast moeten de onbedoelde genoombewerkingen op de een of andere manier worden uitgebannen. Er is dus nog volop werk aan de winkel voor de toepassingen van de CRISPR-methode, ook en zeker in de regeneratieve geneeskunde.
Bron: Alpha Galileo