Orak hücre için CRISPR tedavisi laboratuvardan kliniğe

Kaliforniya Üniversitesi Los Angeles (UCLA) merkezli bir araştırma ekibi, orak hücre hastalığına yönelik deneysel bir CRISPR yaklaşımının nasıl klinik denemeye hazır bir kök hücre tedavisine dönüştüğünü anlattı. Çalışma Molecular Therapy dergisinde yayımlandı. Tedavi, hastanın kendi kan yapıcı kök hücrelerinde hastalığa yol açan tek noktalık mutasyonu CRISPR-Cas9 ile düzeltmeyi amaçlıyor.

Laboratuvardan hastaya giden üretim hattı

Bir fikrin laboratuvarda çalışması ile bir hastaya uygulanabilmesi arasında büyük bir ölçek farkı var. Laboratuvar deneylerinde birkaç yüz bin hücreyle çalışılabiliyor. Tek bir hasta için ise yüz milyonlarca hücrenin işlenmesi ve düzenlenmesi gerekiyor. Ekibin asıl katkısı, bu sıçramayı tekrarlanabilir bir süreçle gerçekleştirmesi oldu.

Geliştirilen yöntemde kandan toplanan kök hücreler önce iki gün boyunca kültürde bekletiliyor. Ardından hücrelere elektrik darbeleri veriliyor. Bu darbeler zarda geçici gözenekler açıyor ve CRISPR-Cas9 ile kısa bir düzeltici DNA parçası hücrenin içine girebiliyor. Düzeltme için virüs taşıyıcı kullanılmıyor, virüs dışı bir DNA şablonu yol gösteriyor.

Ekip, orak hücre hastalığı olan kişilerden ve sağlıklı donörlerden alınan hücrelerle yedi üretim denemesi yaptı. Bunların dördü tam klinik ölçekteydi. Büyük ölçekli denemelerin hepsi önceden belirlenen kalite ölçütlerini karşıladı. Ürünlerde kök hücre saflığı ve canlılığı yüksekti, orak mutasyonu da başarıyla düzeltilmişti.

Hücre ve fare çalışmalarında neler görüldü?

Düzenlenen kök hücreler laboratuvarda kırmızı kan hücrelerine dönüştürüldüğünde, düzenlenmemiş hücrelere kıyasla belirgin biçimde daha az orak hemoglobini üretti. Sağlıklı erişkin hemoglobini ile fetal hemoglobin düzeyleri ise arttı.

Araştırmacılar düzenlenmiş insan hücrelerini farelere nakletti ve hücrelerin yerleşmesi için 16 hafta bekledi. Düzeltilmiş gen kopyalarının oranı bu sürede anlamlı biçimde düşmedi. Ayrıca tedaviyle ilişkili kayda değer bir toksisite ya da anormal doku değişikliği saptanmadı. Bu bulgular, hücre ürününün klinik öncesi güvenliğini ve insan denemelerine geçişini destekliyor.

Arka plan

Orak hücre hastalığı, hemoglobinin protein zincirlerinden birini üreten beta-globin genindeki bir mutasyondan kaynaklanıyor. Mutasyon kırmızı kan hücrelerini sertleştirip orak biçimine sokuyor. Bu da damarlarda tıkanıklığa, kansızlığa, şiddetli ağrıya, organ yetmezliğine ve yaşam süresinin kısalmasına yol açabiliyor. ABD'de hastalık orantısız biçimde Afroamerikalıları etkiliyor ve yaklaşık her 365 Siyah ya da Afroamerikalı doğumdan birinde görülüyor.

ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) şimdiden iki gen tedavisini onayladı. Birinde virüs taşıyıcı aracılığıyla hastanın kök hücrelerine beta-globin geninin orak oluşumunu önleyen değiştirilmiş bir sürümü ekleniyor. Diğerinde CRISPR ile, kırmızı hücrelerin orak biçime girmesini engelleyen fetal hemoglobinin üretimi artırılıyor. Yeni yaklaşım bunlardan ayrılıyor, çünkü mutasyonun kendisini doğrudan düzeltmeyi hedefliyor.

Neden önemli?

Yeterli sayıda düzeltilmiş ve uzun ömürlü kök hücre vücutta yerleşirse tedavi, tek seferlik ve kalıcı iyileşme potansiyeli taşıyor. Bu durumda düzeltilmiş kök hücreler, normal erişkin hemoglobini içeren kırmızı kan hücrelerini sürekli üretebilir. Kendi hücresiyle yapılan tedavi, uyumlu donör bulma sorununu da ortadan kaldırıyor.

Bir tedavinin kâğıt üzerinde umut verici olması tek başına yetmiyor. Gen düzenleme ürünlerinin hastalar için tutarlı kalitede ve güvenilir biçimde üretilebilmesi de gerekiyor. Bu çalışma tam da bu halkayı belgeliyor. Ekip, yaklaşımın kalıtsal kan hastalıkları için geliştirilen diğer gen düzenleme tedavilerine de bir çerçeve sunabileceğini belirtiyor.

Klinik deneme aşaması

Üretim süreci UCLA'da hayata geçirildi ve süregelen evre 1 klinik denemedeki iki katılımcının hücre ürünleri bu yöntemle hazırlandı. Deneme, UCSF Benioff Çocuk Hastanesi Oakland'da Dr. Mark Walters'ın liderliğinde yürütülüyor. Çalışmada tedavinin güvenliği ve etkinliği değerlendirilecek. Düzeltilmiş hücrelerin hastalarda zaman içinde kalıcı olup olmadığı da izlenecek.

Henüz erken bir aşamadan söz ediliyor. Fare verileri insandaki sonucu garanti etmiyor ve tedavinin gerçek faydası ancak denemenin ilerleyen verileriyle anlaşılacak. Makalenin yazarlarından DeWitt, Walters, Kohn, Martin, Magis ve Romero Garcia, çalışmayla ilgili bir patent başvurusunda mucit olarak yer alıyor. Başvuru Kaliforniya Üniversitesi Naiplik Kurulu adına yapıldı.