Genbewerking is begonnen te worden getest in klinische onderzoeken, CRISPR-Cas9 en andere technologieën gebruiken om DNA rechtstreeks in de cellen van mensen te bewerken, en meerdere proeven zijn aan het werven of in de planningsfase. Een nieuwe studie onder leiding van het Boston Children's Hospital en de Universiteit van Montreal roept op tot voorzichtigheid, de vaststelling dat genetische verschillen van persoon tot persoon de doeltreffendheid van het genbewerkingsproces kunnen ondermijnen of, in meer zeldzame gevallen, een potentieel gevaarlijk "off target"-effect veroorzaken.

De studie draagt ​​bij aan het bewijs dat genbewerking mogelijk moet worden aangepast aan het genoom van elke patiënt, om er zeker van te zijn dat er geen varianten in de DNA-sequentie zijn in of nabij het gen waarop wordt getarget die de technologie zouden afwerpen. Bevindingen verschijnen deze week in de Proceedings van de National Academy of Sciences (11-15 december).

"Mensen variëren in hun DNA-sequenties, en wat als de 'normale' DNA-sequentie ter referentie wordt beschouwd, kan al deze verschillen niet verklaren, " zegt Stuart Orkin, MD, van Dana-Farber Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center en co-corresponderende auteur van de studie met Matthew Canver, een MD-PhD-student aan de Harvard Medical School. "We raden aan om rekening te houden met veel voorkomende variaties bij het ontwerpen van targetingsystemen voor therapeutische bewerking, om de werkzaamheid te maximaliseren en mogelijke veiligheidsproblemen te minimaliseren."

De studie analyseerde 7, 444 eerder gepubliceerde sequenties van het hele genoom. Gebaseerd op een lijst van ongeveer 30 ziektegerelateerde DNA-doelen die onderzoekers willen veranderen door middel van genbewerking, de onderzoekers maakten een tweede lijst van bijna 3, 000 gids-RNA's (gRNA's). Dit zijn stukjes genetische code die zijn ontwikkeld om CRISPR-Cas9-enzymen naar de juiste bewerkingslocatie op of naast het doelwit te leiden, zoals het adres op een envelop.

Het team, geleid door Orkin, Canver en Samuel Lessard van de Universiteit van Montreal, keek toen om te zien of een van de 7, 444 individuen droegen DNA-sequentievarianten ("letterveranderingen" of inserties/deleties) in de gebieden waarnaar de gRNA's op zoek zijn.

"Als er genetische verschillen zijn op de plaats waar CRISPR-reagentia zich op richten voor therapie, u loopt risico op verminderde werkzaamheid of falen van de behandeling, " legt Canver uit, die de studie bedacht en leidde in het Orkin's Boston Children's Hospital-lab. "Een verschil in slechts een enkel basenpaar kan een afname van de bindingsefficiëntie veroorzaken als gevolg van een mismatch met het gids-RNA. dit kan een vermindering van de werkzaamheid van de behandeling veroorzaken."

Het team ontdekte dat dergelijke gebeurtenissen in het genoom niet ongewoon zijn; ongeveer 50 procent van de geanalyseerde gRNA's had het potentieel om te worden beïnvloed door varianten op hun doelsites. In enkele gevallen is het team vond genetische varianten die ervoor zorgen dat DNA-sequenties in het genoom nauwer overeenkomen met een gRNA dat het mogelijk naar de verkeerde plaats zou kunnen trekken, wat resulteert in een bewerking van een gen of ander DNA-gebied dat niet bedoeld is om het doelwit te zijn.

"In zeldzame gevallen er was het potentieel om zeer krachtige 'off-target'-sites te creëren - waar CRISPR-reagentia kunnen binden en snijden waar ze niet bedoeld zijn, ", zegt Canver. "Als er toevallig een off-target effect optreedt, zeggen, een tumorsuppressorgen, dat zou een grote zorg zijn."

Hoewel in de studie werd gekeken naar CRISPR-Cas9-genbewerking, de onderzoekers geloven dat hun bevindingen zich uitstrekken tot andere hulpmiddelen voor het bewerken van genen, zoals zinkvinger-nucleasen (ZFN) en TAL-effector-nucleasen.

"Het verbindende thema is dat al deze technologieën afhankelijk zijn van het heel specifiek identificeren van stukken DNA-basen, "zegt Canver. "Dus, een variant die de doelsequentie beïnvloedt, zou de binding van gids-RNA kunnen verminderen. Varianten kunnen ook leiden tot binding op nieuwe sites die mogelijk schade kunnen veroorzaken. Aangezien deze gene-editing therapieën zich blijven ontwikkelen en de kliniek beginnen te benaderen, het is belangrijk om ervoor te zorgen dat elke therapie wordt afgestemd op de patiënt die wordt behandeld."