CRISPR/Cas9-tekniken – ny möjlighet för att behandla cancer?

Soniya Dhanjal jobbar som forskningsingenjör på Karolinska Institutet. Tillsammans med sina kollegor, utvecklar de en relativt ny metod som kallas CRISPR/Cas9. Med denna metod kan de modifiera mänskliga gener på många sätt, bland annat genom att introducera mutationer samt slå av eller på gener. I denna intervju förklarar Soniya mer om metoden. 

Soniya Dhanjal, forskare vid Karolinska Institutet

Vad är CRISPR/Cas9?

Virus kan infektera människor, djur och även små varelser som bakterier. När ett virus angriper bakterier, så kan de använda en metod som kallas CRISPR/Cas9 för att bekämpa viruset. CRISPR är en förkortning av det engelskans Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats och Cas9 är ett protein som kan klyva inkräktande DNA-kedjor, från exempelvis virus. En så kallad guidesekvens kan hitta okänt virus-DNA som infekterat bakterien och i kombination med ett protein (Cas9) klyvs viruset och blir därmed inaktiverat. Så ursprungligen är det en teknik som bakterier använt som immunförsvar.

Det var två forskare, Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna, som samarbetade och upptäcke mekanismerna bakom CRISPR/Cas9-systemet. Detta ledde till en vetenskaplig publikation och utvecklingen av den ”genetiska saxen” som gör att forskare kan ändra organismers gener. Emanuelle Charpentier jobbade då på Umeås universitet, vilket ledde till en hel del publicitet i svenska medier. 

Nu har det här systemet utvecklats och kan användas i högre varelser som möss och människor, där vi kan introducera specifika förändringar i deras arvsmassa. 2013 publicerades en artikel från Feng Zhangs laboratorium, där celler från just möss och människor användes där deras egna gener kunde klyvas via CRISPR/Cas9-systemet. Även Georg Church har arbetat mycket med metoden. Just nu pågår en patentstrid mellan de som introducerade CRISPR/Cas9-systemet i människoceller och de som jobbade med metoden i bakterier.    

Hur används CRISPR/Cas9? 

Genom att använda CRISPR/Cas9-tekniken kan enstaka byggstenar i gener bytas ut för att exempelvis återställa en defekt gen kopplad till sjukdom. Detta görs genom att designa olika guidesekvenser som styr ”klipp-proteinet” Cas9 till den del av mänskligt DNA som man vill modifiera. Vi kan även skapa en mutation i en gen så att den inte producerar ett sjukdomsframkallande protein eller föra in en helt ny gen på en specifik plats i arvsmassan. Till skillnad från tidigare metoder, så kan CRISPR även användas för att modifiera flera gener samtidigt. Vilket är en stor fördel om man studerar komplexa sjukdomar som inte orsakas av en mutation, men där många gener agerar tillsammans.

Bland annat så har CRISPR/Cas9-metoden tidigare använts för att skapa sterila laxar som skulle kunna användas i norska odlingar så att de inte påverkar den vilda stammen, vilket har hänt då de odlade laxarna har rymt. 

Hur jobbar ni på er avdelning?

Ofta kontaktar forskare oss och vill ha en specifik cancercell med en viss typ av mutation eller så vill de att en särskild gen ska slås ut eller bli påslagen. De flesta vill modifiera cancerceller, för de delar sig så pass snabbt och är något enklare att arbeta med, men somliga vill modifiera stamceller. Vi har nyligen fått förfrågningar gällande”normala”, också kallade primära, celler. Men det är lite svårare då de inte växer lika snabbt som cancerceller. I slutänden beror allt på vad projektet behöver och vilka frågor de vill ställa och förhoppningsvis få svar på. 

Sen kan det exempelvis vara svårt att slå ut gener som är livsviktiga för celler, eftersom cellerna  då dör. Men om genen inte är essentiell så är det lättare att modifiera den och utvärdera resultaten. Samtidigt kan vi slå ut flertalet gener samtidigt, vilket kan vara väldigt informativt. Det är lättare att slå ut gener än slå på gener. 

Generellt sett så tar vi in beställningar för att skapa olika typer av celler modifierade med CRISPR/Cas9 från universitet i Sverige och hela Europa.

CRISPR/Cas9 kan ses som en billig och lätt metod, men det är jämfört med andra genetiska verktyg som vi har tillgång till nu. Självklart krävs det etiska tillstånd och ett laboratorium för att kunna tillverka dessa celler samt mycket erfarenhet och kunskap kring sjukdomar. Men om man är väldigt entusiastisk kring den här tekniken och vill lära sig hur den fungerar, så går det att beställa kit där CRISPR-metoden kan testas hemma i ofarliga bakterier. 

Fördelar och nackdelar?

Fördelarna är många. Vi kan ändra gener i celler från människor, dels för att undersöka funktionen av en specifik gen och även förhoppningsvis kunna förhindra sjukdom. Det finns självklart även nackdelar, som att CRISPR/Cas9-systemet i sig aktiverar en viktig anti-cancergen (kallad p53), vilket kan leda till ett urval av celler som saknar denna signaleringsväg och då leda till ökad cancerrisk. Men det är viktigt att känna till de negativa delarna också, så att de går att studera och eventuellt förhindra. 

Tror du att CRISPR/Cas9-systemet lägga grunden för ett Nobelpris?

Absolut, antingen i medicin eller kemi. Metoden har verkligen revolutionerat biologisk forskning. Utvecklingen har också gått otroligt fort, jämfört med andra upptäckter i forskning och flertalet kliniska prövningar är redan igång. Men det kommer nog ta ett litet tag att optimera metoden till fullo. CRISPR/Cas9 har stora möjligheter att bidra till cancerbehandling, men även för olika genetiska sjukdomar som sickelcellanemi, thalassemi och cystisk fibros.