Prime editing - In takomstige terapy foar kortikale myoklonus?

Hjoed is myn gast Sabine Fuchs, heechlearaar Metabolyske Sykten en Ynnovative Terapyen oan it Universitêr Sikehûs yn Utert, om it ûnderwerp te besprekken, it bewurkjen fan in takomstige terapy foar kortikale myoklonus. Professor Sabine Fuchs is in bernedokter oplaat yn Utert, dêr't se har ek spesjalisearre hat yn metabolyske steurnissen.

Neist har klinyske wurk is se djip belutsen west by ûndersyk en hat se in posysje by it Regenerative Medicine Center Utrecht. Har ûndersyk rjochtet him yn 't algemien op metabolike sykten, mei in spesjale klam op it ûntwikkeljen fan terapyen mei nije technologyen lykas presys genbewurking om ferskate sykten oan te pakken.

Sy wurket ek oan it personalisearjen fan behannelingen fia sel- en organoïdemodellen ôflaat fan pasjinten. Sabine, tige tank foar it meidwaan oan myn stúdzje hjoed en ik bin tige entûsjast om fan dy te learen. Litte wy begjinne mei de fraach. Wat is prime editing?

Prof. Sabine Fuchs: Tankewol foar it útnoegjen fan my hjir. It is in wille om hjir te wêzen. En prime editing is ien fan 'e krekte genbewurkingstechniken. Dat it is in technyk basearre op 'e CRISPR-Cas-technology dy't jo miskien kenne, dy't basearre is op heul krekte snijden yn it DNA en mei CRISPR-Cas. Oarspronklik makken jo dûbelstrenge snijden, dus jo snijden echt beide strengen fan it DNA folslein en de nijere ferzjes. Dus [00:02:00] basisbewurking en prime editing binne ferzjes wêr't se in ynaktivearre cas-enzym brûke dat mar ien fan 'e strengen fan it DNA iepensnijt en dat makket it in folle feiliger technology. En dan wurdt dit cas-enzym fusearre mei in oar enzym om basen te feroarjen yn basisbewurking of om basen te herskriuwen yn prime editing.

Dus prime editing is in tige alsidige en feilige, presys genbewurkingstechnology wêrmei jo ferskate basen yn it DNA tagelyk kinne feroarje.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee, en jo sizze dat it in feiliger technyk is. Wat bedoele jo dêrmei?

Prof. Sabine Fuchs: Dus as jo it konvinsjonele CRISPR-Cas-systeem brûke, makket it dûbelstringige DNA-brekken en sellen fine it net leuk as har DNA brutsen is. Dat se besykje dat fuortendaliks te reparearjen. En meastentiids brûke se net-homolooch oansluting, en dat is in heul ûnkrekte technyk wêrby't it DNA gewoan oaninoar plakt wurdt.

En dat is in frijwat slordige technyk [00:03:00] wêrby't jo ekstra nukleotiden ynfoegje kinne of jo kinne dielen fan it DNA wiskje en dat wurdt beskôge as ûnfeilich of teminsten net heul presys en kontrolearber. En troch mar ien knip yn ien fan 'e DNA-strengen te meitsjen, is it in folle feiliger proseduere, dus jo bewurkje gewoan it DNA dat jo bewurkje wolle op 'e manier wêrop jo it bewurkje wolle.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee. En dizze primêre bewurking, sûnt wannear wurdt dit tapast? Wurdt it al brûkt by pasjinten?

Prof. Sabine Fuchs: Nee, foar safier't ik wit, is it oant no ta noch nea brûkt yn klinyske proeven. Wy hearre de belofte wol. Dat bygelyks Prime Medicine op it punt stiet om de earste proef te lansearjen, en de FDA hat gebrûk yn minsklike proeven goedkard, dus it komt deroan. En d'r binne wat tige beloftefolle resultaten yn diermodellen.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee. En foar hokker soarte oandwaningen is dit geskikt? Is it geskikt foar alle genetyske oandwaningen? Kinne jo dêr wat oer sizze?

Prof. Sabine Fuchs: Ja, dus [00:04:00] yn prinsipe kin de technyk tapast wurde op hast elke mutaasje, dus dat soe alle genetyske oandwaningen belûke. Mar it wichtichste obstakel op dit stuit is om effisjinte bewurking te berikken yn foldwaande sellen fan it oargel dat jo bewurkje wolle. En dat bringt mei dat der in subset fan sykten is dy't makliker te bewurkjen binne.

Dat foar no rjochtet it measte ûndersyk him op hematopoëtyske stamsellen fan bonkenmerg, om't jo se bûten it lichem bewurkje kinne en dan autologe gen-korrizjearre sellen weromjaan kinne fia bonkenmergtransplantaasje. Mar jo kinne de lever ek frij effisjint rjochtsje, om't de techniken om de primêre editors yn vivo oan 'e ferskate organen te leverjen, se sammelje natuerlik op yn 'e lever.

Dus de lever, as jo in leverdominante genetyske sykte hawwe, dy't bygelyks behannele wurde kin mei in levertransplantaasje, dat binne oandwaningen dy't [00:05:00] tige geskikt binne foar behanneling mei genbewurkingstechnologyen. En it each is ek in oargel dat relatyf maklik te rjochtsjen is, om't jo it gewoan lokaal benaderje kinne en jo relatyf hege doses fan 'e genbewurkers kinne berikke yn in heul lokalisearre gebiet.

Dat binne dus de leechhingjende fruchten of de organen dy't earst oanpakt wurde. Mar der is in soad ûndersyk oan 'e gong om te besykjen oare organen oan te pakken lykas bygelyks de harsens of oare dielen fan it sintrale senuwstelsel, dy't benammen nijsgjirrich binne foar jo, tink ik, mar ek foar in protte metabolike sykten.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Ja. En om't wy kontakt krigen hawwe. Wy kenne elkoar al in skoftke, mar wy kamen yn kontakt neffens ûndersyk doe't jo meidienen oan 'e gearkomste dêr't wy de GOSR2 besprutsen hawwe, de progressive myoklonus-epilepsy fan 'e Noardsee-epileptyk. En doe seine jo dat ik it graach besykje wol, as ik wat foar dizze groep dwaan kin.

[00:06:00] Kinne jo dêr wat oer sizze?

Prof. Sabine Fuchs: Ja, it wie in tige yndrukwekkende gearkomste, tocht ik, dêr't ek in mem wie dy't fertelde oer har bern dat efterútgie, mar yn in stadich tempo. En de yntellektuele funksje fan dizze pasjint bleau relatyf bewarre. En der is noch in hiel wichtich ding, dat hast alle pasjinten deselde mutaasje drage, of yn homozygote of heterozygote foarm.

Mar dat betsjut dat as wy in behanneling meitsje soene foar dizze iene mutaasje, wy de hiele Nederlânske befolking behannelje koenen dy't troffen is troch dizze sykte. Dêrom tocht ik dat der in gjalp fan wanhoop fan dizze mem wie. Wy moatte wat dwaan foar ús pasjinten. En ik tocht dat wy it teminsten besykje kinne.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Ja. En dat resultearre yn finansieringsmooglikheden. Dat wie dus goed. Mar troch te sizzen hoe dreech it is om it troch de bloed-harsensbarriêre te krijen? Hoe sjogge jo dat? Kinne jo dêr wat oer sizze?

Prof. Sabine Fuchs: Ja, dus [00:07:00] d'r binne ferskate obstakels dy't wy moatte nimme. Dus earst fan alles moatte jo de mutaasje yn vitro korrigearje. Dat is dus de earste stap. En ik tocht doe't wy ús earste eksperiminten diene mei prime editing, dat wy hast elke mutaasje mei hege effisjinsje koene bewurkje. Mar no't wy hjir hieltyd mear oan wurkje, realisearje ik my dat guon mutaasjes makliker te korrigearjen binne as oaren.

Mar dêr is ek in soad technologyske foarútgong. Dat ik tink dat dat úteinlik net de grutte hindernis sil wêze, mar dat is wat wy no oan wurkje om te besykjen it sa effisjint mooglik yn it laboratoarium te korrigearjen en ek sa presys mooglik. Mar dan is de folgjende hindernis om it yn foldwaande konsintraasjes en ek yn 'e juste harsensellen yn 'e harsensellen te krijen.

It passearjen fan 'e bloed-harsensbarrière is fansels ien fan 'e obstakels dy't wy oan 'e oare kant tsjinkomme kinne, om't wy tinke dat it in ienmalige behanneling is. Dus in behanneling dy't jo mar ien kear hoege te jaan. Ik kin my yntinke dat wy de terapy ek [00:08:00] ynjeksje kinne, bygelyks intrathekaal, dus direkt yn 'e harsensfloeistof, sadat wy de bloed-harsensbarrière net hoege te passearjen mei ús leveringsstrategy.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee, dus wat jo sizze tink ik wichtich is. Is dat jo it mar ien kear dwaan moatte.

Prof. Sabine Fuchs: Dat is wat wy no ferwachtsje. Wy korrigearje it DNA echt. Dus as it ienris korrizjearre is, sil it net weromkeare of feroarje. En it sil oan 'e oare sellen jûn wurde. Dus it is wat, as it ienris berikt is, is it dêr om te bliuwen.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee. Kinne jo wat sizze oer risiko, want it klinkt ek in bytsje eng dat jo sizze dat jo ien kear feroarje moatte en dan bart it wol. Is der wat bekend oer mooglike risiko's fan dy terapyen?

Prof. Sabine Fuchs: De strategy dy't wy brûke om de geneditors te leverjen, dat is wat wy op it stuit meast ûndersykje, is om de geneditor te jaan as mRNA ynkapsulearre yn lipide [00:09:00] nanopartikels. Dat is de technyk dy't bygelyks brûkt waard yn 'e covid-faksins, en dy binne oer de hiele wrâld tapast en hawwe bliken dien feilich te wêzen.

Dat de leveringstechnyk liket feilich te wêzen en de strategy dy't wy brûke as mRNA betsjut dat de prime-editor mar in koarte tiid aktyf sil wêze, om't mRNA ôfbrutsen wurdt en it proteïne, as it ienris produsearre is, ek nei oeren of dagen ôfbrutsen wurdt. Dat betsjut dus dat jo de rest fan jo libben gjin aktive prime-editor yn jo lichem hawwe, wat my teminsten bang meitsje soe.

En dat is dus ien fan 'e strategyen. De oare strategy is ek in tydlik leveringssysteem wêrby't jo de primêre editor direkt as in proteïne yn dieltsjes jouwe. Dat is dus ek in koarte útdrukking. Dat betsjut dat de leveringsmetoaden, tink ik, per sizzen frij feilich binne. Dan is der fansels in punt fan genbewurking, dy't permaninte feroarings yn it DNA makket.

En as jo allinich dogge wat jo wolle dwaan, [00:10:00] dan tink ik dat it feilich is, mar jo rinne altyd it risiko om ek feroarings yn te foegjen dy't jo net feroarje wolle. Dat der binne twa soarten net winske effekten dy't jo op it doel hawwe kinne, net winske effekten, side-effekten. Dat bart bygelyks in protte mei basisbewurking, om't dat allinich in basisbewurker is dy't in bepaalde basis kin feroarje, mar it sil alle bases binnen it bewurkingsfinster feroarje.

En dat binne soms de basis dat jo ek net bewurkje wolle. Foar prime bewurking is it presys yn dy sin dat jo it transkript transkribearje. Dat jo yntegrearje yn it DNA. Hoewol it rapportearre is dat jo soms ek oan 'e ein fan' e reverse transkriptase-sjabloanen ien of twa of mear fan 'e nukleotiden kinne tafoegje dy't jo net yntegrearje wolle yn it DNA.

Dizze persintaazjes binne tige leech, mar wy moatte noch ûndersykje oft it leech genôch is om dit feilich direkt yn vivo ta te passen. En dan binne d'r [00:11:00] resultaten bûten it doel. Oant no ta hawwe wy in tige brede mutaasje-analyze dien mei folsleine genoomsekwinsjearring om te sjen oft d'r spesifike patroanen binne dy't wy yn it genoom fine nei genbewurking.

En wy hawwe oant no ta gjin spesifike mutaasjehântekening fûn. Mar fansels. Dat is in beheinde set gegevens. Dat wy hawwe it testen yn in flink oantal prime bewurke sellen, mar jo binne noait hielendal wis dat it net yn in oare sel barre sil.

Dat moat dus echt sjoen wurde yn klinyske proeven, hoe feilich it is.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: En is der in rûte om in klinyske proef te begjinnen, jo seine dat der ien wie, toch? Mar net fanút jo laboratoarium, mar dêr hiene jo it idee. Der wie ien dy't begûn.

Prof. Sabine Fuchs: Ja, dus mei basisbewurking binne der wat klinyske proeven west en wat klinysk goede effekten. Ek hjirfan wurde dizze koarte-termyn leveringsstrategyen brûkt. Dus sels yn Nederlân is der ien pasjint mei erflik angio-oedeem dy't yn Amsterdam behannele is. Mei basisbewurking jûn as mRNA yn [00:12:00] lipide-nanopartikels yn 'e lever.

En dat is oant no ta tige suksesfol en feilich west. Dat is tige bemoedigjend, tink ik foar prime editing. Prime Medicine, it bedriuw oprjochte troch David Liu, de útfiner fan prime editing yn Harvard en MIT. Se hawwe resultaten presintearre op konferinsjes dêr't se al proeven dogge yn net-minsklike primaten, dy't tige suksesfol wiene.

Dat ik tink dat se op it punt steane om in klinyske proef te starten, mar ik wit net krekt wannear.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee. En werom nei de progressive myoklonus-epilepsy of ataksie mei de Gosar twa-mutaasje. Ik begreep goed dat it in protte helpt, dat der in soarte fan oprjochtingsmutaasje is dy't alle pasjinten itselde hawwe, oars moatte jo it foar elke mutaasje opnij dwaan, lykas op in personalisearre manier.

Prof. Sabine Fuchs: Ja, dus ik sjoch it as in platfoarmtechnology. Dat in protte fan 'e eleminten kinne brûkt wurde foar elke behanneling. Dus de primêre [00:13:00] bewurker, de leveringsmiddels, dy't allegear itselde binne foar elkenien. Allinnich de heul spesifike hantlieding, RNA, dy't jo nei de krekte mutaasje liedt en ek de reverse transcriptase-sjabloan omfettet om de krekte sekwinsje fan DNA te kodearjen dy't jo yntrodusearje wolle. Dizze moatte oanpast wurde oan elke ferskillende mutaasje.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee. En no, lykas wy it hjir hawwe yn 'e Movement Disorder Society, binne der perfoarst ek oare steurnissen, mar ik bin tige belutsen by myoklonyske steurnissen, foaral dizze, kortikale myoklonus, lykas yn GOSR2. Mar, as ik jo goed hear, ferwachtsje jo dat dit ek effektyf wêze kin yn oare genetyske kortikale myoklonussen.

Is dat krekt?

Prof. Sabine Fuchs: Absoluut.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Ja. Dat is dus echt in tige spannende perioade. En wannear dogge jo, en dit, ik wit dat dit in tige drege fraach is, mar wat ferwachtsje jo fan 'e tiidline hjirfan? Mei de kortikale [00:14:00] myoklonus yn GOSR2.

Prof. Sabine Fuchs: Ja, ik bin altyd tige tsjin om in jier te neamen, om't ik yn ûndersyk meimakke haw dat dingen soms folle rapper geane as jo ferwachte hiene, mar faker geane dingen stadiger as jo woenen of ferwachte hiene. Mar ik tink wol dat de foarútgong yn 'e genetyske technologyen sûnder foarbyld is.

Op it stuit is der in enoarme hoemannichte ûndersyk op it mêd fan levering. Wy kinne ek genetyske terapyen leverje fia firale fektoren. Ik bin dêr net sa gek op foar de genbewurkingstechnologyen, om't jo dan in konstitutyf aktive genbewurker yn jo lichem hawwe. Mar dit binne manieren om dizze terapyen miskien teminsten yn diermodellen te besykjen en te testen. Ik tink dat wy frij rap sille wêze foar de earste trije organen dy't ik neamd haw. Dus foar it bienmerg, foar de lever en foar it each, foarsjoch ik de earste klinyske proeven yn 'e kommende [00:15:00] twa, trije jier. De harsens of oare dielen fan it sintrale senuwstelsel. Ik nim oan dat dat langer duorje sil. Mar ik hoopje der oer 5 oant 10 jier te wêzen.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Okee. Dat klinkt noch altyd tige spannend, toch? En wy moatte geduld hawwe, want wy moatte de juste manier hawwe om it te brûken, toch? Dus as it 10 jier duorret, is it noch altyd tige spannend en wat om nei út te sjen. noch ien lêste fraach. Binne der etyske problemen om dizze bewurking fan 'e genen hinne?

Komst dêr tsjin oan of kinst dêr wat oer sizze?

Prof. Sabine Fuchs: Ik tink dat elke nije technology, dy't úteinlik safolle ynfloed hawwe kin, mei etyske diskusjes komt. Dat ik tink dat der fansels etyske problemen binne, net allinich oer: meie wy it DNA feroarje? Kinne wy ​​evolúsje hackje? Mar ek oer hokker pasjinten wy [00:16:00] behannelje moatte?

Wannear kinne wy ​​de bank fan bêd oant bêd meitsje? Hoe kinne wy ​​derfoar soargje dat der bygelyks earlike finansiering is foar dizze terapyen en hoe kinne wy ​​safolle mooglik pasjinten belûke en net allinich rike pasjinten dy't tafallich ús sikehûs besykje. 

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Ja.

Prof. Sabine Fuchs: Dat der binne in soad etyske problemen, tink ik, en wy dogge wol parallel etysk ûndersyk by it ûntwikkeljen fan dizze terapyen, om't ik tink dat it ekstreem wichtich is om dit op in moreel sûne manier te dwaan.

Prof. Marina de Koning-Tijssen: Sabine, tige tank foar it jaan fan safolle ynsjoch yn dizze nije bewurking. Ik tink dat it tige spannend is en it hat in soad dúdlik makke foar my en ik hoopje ek foar de minsken dy't nei de podcast harkje. Dat ik wol jo tige tankje en ik tink dat wy no oan 'e ein komme fan 'e lêste ôflevering fan 'e spesjale MDS-searje oer myoklonus en ik tink dat dit in tige hoopfol ein is wêr't wy hoopje dat wy mei [00:17:00] jo wurden oer 10 jier in grutte stap foarút makke hawwe. Tankewol.

Prof. Sabine Fuchs: Tankewol. It wie in wille.