CRISPR-geenisaksien teho todistettiin viimein käytännössä – veritaudeista kärsineet pääsivät eroon kuukausittaisista verensiirroista

Nyt on varmaa, että geenieditoinnin mullistanut työkalu toimii kuten sen kuuluukin. Työtä on kuitenkin yhä tehtävänä.

tiede
DNAn kaksoiskierre sinisävyisenä
CRISPR on geenimanipulaatiotyökalu, jolla solujen DNA:ta saa muokattua moneen tarpeeseen. Kuvituskuva. Pixabay qimono

Jos joku on pienenä kokeillut laittaa kuminauhan sormensa ympärille, on huomannut miten se puuduttaa ja puristaa, kun happi loppuu verenkierron estyessä. Perinnöllisyyslääkäri ja kantasolubiologian dosentti Kirmo Wartiovaara kuvailee sirppisoluanemian tuntuvan samalta, mutta koko kehossa.

Sirppisoluanemia ja samantapainen talassemia ovat perinnöllisiä verisairauksia. Taudeissa geneettinen virhe soluissa heikentää niiden hemoglobiinia. Silloin punasolut eivät yksinkertaisesti kuljeta riittävästi happea. Potilaita on aiemmin hoidettu lukuisilla verensiirroilla, mutta nyt CRISPR Therapeutics ja Vertex -yhtiöiden kokeeseen osallistuneet kolme potilasta eivät ole tarvinneet verensiirtoja enää kuukausiin.

Wartiovaara kehottaa suhtautumaan kokeeseen kuitenkin terveellä kritiikillä. Yhtiöiden tiedotus tehdään sen ehdoilla, että tuloksista saadaan välitettyä mahdollisimman hyvä kuva. Wartiovaara kertoo, ettei syytä vääristelyn epäilyyn varsinaisesti ole, mutta lopullinen varmuus saadaan vasta, kun aineistoja päästään tarkastelemaan avoimemmin.

CRISPR-editointiiin liittyy riski siitä, ettei kehon immuunijärjestelmä hyväksy editoituja soluja, vaan kokee ne vieraiksi. Tässä tapauksessa menestys perustuu kuitenkin siihen, että muokatutkin solut ovat potilaiden kehoille tuttuja jo sikiöajalta. Siksi keho ei vierasta niitä, vaan solut vaikuttavat pysyvän hengissä pitkään. Tutkimuksessa editoidut solut kansankielisesti uskovat olevansa edelleen sikiössä. Sikiön hemoglobiini sitoo happea aikuishemoglobiinia paremmin. Usein taudit huomataankin vasta, kun lapsen punasolujen hemoglobiini alkaa muuttua. Potilaista monet kuolevat jo alle viisivuotiaina.

Aiemmin seitsemän kertaa vuodessa sairaalaan ja kuukausittaisia verensiirtoja

Tutkimus jatkuu edelleen yhteensä 90 potilaan voimin. Potilaista puolet sairastaa sirppisoluanemiaa ja puolet talassemiaa. Pisimpään tutkimuksessa mukana ollut potilas on pärjännyt nyt jo 15 kuukautta ilman verensiirtoja.

– Siinä ajassa pitäisi jo ruveta näkymään, jos tapahtuisi jotakin vaarallista tai tehon äkillistä heikkenemistä. Tämä on ihan mahtava uutinen. Tämäkin potilas, joka 15 kuukautta sitten sai uusia soluja, joutui aiemmin seitsemän kertaa vuodessa sairaalaan vaikeiden verisuonitukkeutumien vuoksi. Sen lisäksi joka kuukausi vaihdettiin verta, Wartiovaara kertoo.

"Näin toteutettuna hoito on erittäin kallista, mutta se on pakko tehdä niin, kun hoitoa kokeillaan ensimmäistä kertaa ihmisille. Hoito pitää tehdä niin turvallisesti kuin osataan, suunnilleen avaruuspukuihin pukeutuneena"

Kantasolubiologian dosentti Kirmo Wartiovaara

Kokeessa hoidetut veritaudit tappavat maailmanlaajuisesti vuosittain noin 100 000 ihmistä. Taudista kärsiviä perheitä puolestaan on arvioiden mukaan kymmeniä miljoonia. Tätä hoitoa ei toistaiseksi voida näille miljoonille ihmisille tehdä, muun muassa hoidon erittäin kalliin hinnan takia. Jos hoidosta saadaan niin yksinkertaista, että potilaille voidaan antaa geenilääkettä helposti pistoksina, voi hoito muuttaa tuhansien ihmisten elämän. Toistaiseksi siihen ei vielä ole mahdollisuuksia.

– Näin toteutettuna hoito on erittäin kallista, mutta se on pakko tehdä niin, kun hoitoa kokeillaan ensimmäistä kertaa ihmisille. Hoito pitää tehdä niin turvallisesti kuin osataan, suunnilleen avaruuspukuihin pukeutuneena, Wartiovaara kertoo.

Vaikka tutkimus ei sinänsä ole mullistava, on sillä suuri merkitys CRISPR-hoidon jatkon kannalta. Nyt vaikuttaisi siltä, että hoito toimi kuten sen kuuluikin toimia. Pitkäaikaisista vaikutuksista tullaan oppimaan lisää lähivuosina, sillä potilaiden vointia tullaan seuraamaan läpi heidän loppuelämänsä.

Voidaanko hoitokokeiluja aloittaa myös Suomessa lähivuosina?

Jos ajatellaan, että solut ovat tietokoneita, on CRISPR väline, jolla voidaan koodata tietokoneohjelmia.

RNA-ohjattu Cas9-proteiini leikkaa geenejä eli DNA-ketjua halutusta kohtaa. Silloin solun DNA pyrkii korjaamaan itsensä, ja samalla ketjun väliin voidaan liittää myös sopiva geeni, joka muuttaa solun toimintaa. Menetelmän periaate voi avautua hankalasti geenimuuntelua tuntemattomalle, mutta tärkeintä on tietää, että se on tarkkuudessaan erinomainen ja hinnaltaan suhteellisen edullinen. Sitä voidaan soveltaa moneen eri käyttöön, ja se on juuri sekä työkalun hienous että haaste.

– Kyse on siitä, mitä solulle halutaan tehdä. Halutaanko korjata geenivirhe tai tehdä esimerkiksi solusta pimeässä hehkuva? Mitä eksoottisempaa ja monimutkaisempaa halutaan, sitä pidempään sen kehittäminen kestää. Tässä kokeessa solun sisältä on poistettu vain pieni pätkä, joka saa sen tuottamaan toimivaa sikiöajan hemoglobiinia. Se on aika yksinkertaista, enkä olisi yllättynyt siitä, jos kymmenen vuoden päästä olisi kehitetty virus, joka tekisi tämän, Wartiovaara kertoo.

Vaikka CRISPR taipuu moneen, pitänee turvallisuus varmistaa uudelleen jokaisella kerralla, kun työkalulle keksitään uutta käyttöä. Siten geenieditointi ei poikkea muistakaan uusista lääkkeistä tai hoitomenetelmistä. Yleensä niiden kehityksessä käy ilmi jotakin, mitä ei osattu ottaa ennalta huomioon.

Riskejä editoinnissa voidaan ottaa enemmän silloin, kun hoidetaan vaikeita sairauksia. Esimerkiksi näissä veritaudeissa potilaat elävät usein vain 40 vuotiaiksi tai alle. Parasta hoito olisi suorittaa jo lapsuudessa, mutta silloin eteen tulee monimutkainen eettinen pulma. Lapset saisivat pidemmän eliniän, mutta silloin riskitkin pitäisi ottaa vasta elämän ensiaskelilla.

Hoidon etiikka ja hinta ovat nyt editoinnin kehityksen kannalta tärkeimpiä punnittavia. Wartiovaaran mukaan tekniikka näyttäisi olevan jo pitkällä, ainakin kansainvälisesti.

– Suomessakin yritämme tehdä samaa tutkimusta kuin maailmalla. Optimistisena tavoitteena on, että kolmen vuoden päästä meillä olisi potilas, jota olisimme osanneet menetelmällä hoitaa.

Tavallisia soluja Wartiovaaran mukaan Suomessa on siirretty jo iänkaiken. Nyt pitäisi vielä oppia muokkaamaan niiden geenejä ja osoittamaan hoidon turvallisuus.

Monipuolisen työkalun kaikkia mahdollisuuksia ei ehkä vielä edes tunneta

Geenieditointityökalulla on nyt saatu vietyä siis perinnöllisten verisairauksien hoito pitkälle. Menetelmää aiotaan todennäköisesti jatkossa käyttää muihinkin tauteihin, joihin liittyvä kudos on uusiutuvaa.

Esimerkiksi aivoja ei ainakaan toistaiseksi osata rakentaa uudestaan muuntelemalla soluja, mutta veritautien lisäksi vaikkapa monet ihotaudit ja aineenvaihduntasairaudet ovat sellaisia, joissa CRISPR voi tuoda hoitoon paljon uusia ja tehokkaita välineitä.

Samoin myös silmän rappeumatautien hoitaminen geenisaksilla on Wartiovaaran mukaan mahdollista. Vaikka ajatus kuulostaa hurjalta, silmän verkkokalvon alle päästään helposti neulalla. Jos asiat menevät täydellisen pieleen, silmän voi myös ottaa pois ennen kuin uudet solut ovat levinneet sieltä muualle kehoon. Näin ei tosin Wartiovaaran tietojen mukaan ole koskaan tarvinnut tehdä.

Tunnettuja silmän sairauksia aiheuttavia geenivirheitä on noin 270. Kaikkia niistä geenieditoinnilla ei voida hoitaa, mutta mahdollisuuksia on silti huomattavan paljon.

Äärimmäisen tarkka CRISPR voi myös toimia diagnostisena työkaluna. Se voi tunnistaa sitoutumalla esimerkiksi äärimmäisen pienen määrän koronavirusta sille annetusta näytteestä.

Hauskin tieteellinen julkaisu, jonka Wartiovaara kertoo nähneensä, käsitteli ebolaviruksen tunnistamista CRISPR-editoinnin avulla. Bostonin yliopiston ympäristöön piilotettiin noin pisaraa olympiauima-altaassa vastaavia määriä pätkittyä ja haittavaikutuksetonta ebolaviruksen RNA:ta. Opiskelijoiden rakentama laite tunnisti, jos eri paikoista otetuissa näytteissä ilmeni etsittyä ketjua. Löydetyt pätkät kytkivät virtapiirin, ja laite lähetti eteenpäin radiosignaalin siitä, että näyte on löytynyt. Laboratoriosta käsin pystyi siis tarkastelemaan mistä signaalit tulivat ja siten paikantamaan virusnäytteiden sijainnin.

Kaikki perustuu siihen, että CRISPR pystyy sitoutumaan todella tarkasti kohdemolekyyliinsä. Uusia käyttötarkoituksia menetelmälle tullaan todennäköisesti löytämään lähivuosina vielä paljon.

Se saattaa myös olla osaltaan antibioottien korvaaja, sillä editoitu virus voisi leikata vain pahat bakteerit kehosta. Silloin antibioottien ongelmilta vältyttäisiin, kun editoinnilla syötäisiin pois vain haitalliset bakteerit, eikä antibioottiresistenssia kehittyisi.

Korjaus 17.6. kello 9.40. Ebolavirus on RNA-virus, eikä DNA-virus, kuten jutussa aiemmin mainittiin.

Lue myös:

Designlapsia vai ratkaisu nälänhätään? Perimän saksiminen Crispr-tekniikalla on geenimuuntelun seuraava askel, ja se on jo otettu

Kaksostyttöjen geenimanipulaatiosta syntyi skandaali, nyt Kiina kiristää lakejaan – Suomalaistutkija: Koeputkihedelmöityskin pelotti aluksi

Three people with inherited diseases successfully treated with CRISPR (siirryt toiseen palveluun)