Duke Health: Technologie voor genbewerking toont succes aan bij het voorkomen en behandelen van COVID
Datum gepubliceerd:In wat naar verwachting een primeur is, heeft een onderzoeksteam onder leiding van Duke Health een manier gedemonstreerd om CRISPR-technologie te gebruiken om COVID-infecties met succes te voorkomen en te behandelen.
De proof-of-concept-experimenten, uitgevoerd bij muizen, hebben een momenteel beschikbaar lipide-nanodeeltje aangepast om een specifiek CRISPR/Cas13-mRNA af te leveren dat een onherbergzame omgeving in de longen genereert voor SARS-CoV-2-infectie.
Als verder onderzoek bij mensen deze aanpak valideert, zou dit kunnen leiden tot een preventiestrategie die niet afhankelijk is van het vermogen van antilichamen om specifieke virale structuren te herkennen. Deze strategie zou dus effectief zijn, ongeacht hoe het virus muteert. De aanpak heeft ook behandelvoordelen: het verlaagt de viruslast en voorkomt een overreactie van het immuunsysteem die tijdens infecties dodelijk kan worden.
Het onderzoek verschijnt op 25 juli online in het tijdschrift Natuur Chemische Biologie.
“Onze resultaten suggereren dat CRISPR-technologie een unieke strategie vertegenwoordigt voor het beheersen van SARS-CoV-2-infectie en moet worden nagestreefd als een mogelijke aanpak voor de behandeling van COVID”, aldus senior auteur Qianben Wang, Ph.D., hoogleraar in de Afdeling Pathologie aan de Duke University School of Medicine.
Wang en collega's concentreerden zich op een protease – een enzym dat eiwitten afbreekt – genaamd cathepsine L of CTSL. Dit protease is overvloedig aanwezig in de longen en er is al lang vastgesteld dat het een sleutelrol speelt bij SARS-CoV-2 en vele andere coronavirusinfecties, waardoor het virus gastheercellen kan binnendringen en zich kan vermenigvuldigen.
Teams van andere onderzoekers proberen al jaren CTSL-remmers te gebruiken om coronavirusinfecties te dwarsbomen. Laboratoriumexperimenten waren veelbelovend, maar dierproeven lieten teleurstellende resultaten zien.
Door CRISPR-technologie toe te passen – waarbij in feite genen worden uitgeschakeld om bepaalde misfuncties uit te schakelen, of, in dit geval, de functie van CTSL – creëerde Wangs team een manier om CTSL-remming veilig te initiëren.
De CRISPR/Cas13, intraveneus toegediend via een lipide nanodeeltje, verminderde de CTSL in de longen van de dieren, waardoor het SARS-CoV-2-virus effectief en veilig de cellen binnendrong en de gastheer infecteerde.
De voordelen van de aanpak als COVID-preventie waren beperkt in de tijd en duurden meerdere dagen in plaats van de maanden of jaren die vaccins bieden. Maar als het toedieningssysteem kan worden ontwikkeld als een inhalatiemiddel in plaats van als een infuus, zou het medicijn zelf kunnen worden toegediend als een preventieve maatregel voorafgaand aan of kort na een vliegreis of een grote bijeenkomst.
De aanpak voorkwam niet alleen infectie, maar toonde ook potentieel als behandeling. Verdere experimenten bij met COVID geïnfecteerde dieren toonden aan dat het met CRISPR geladen nanodeeltje de virale last in de longen van dieren met COVID-infecties verlaagde en de immuunstorm remde die dodelijke gevallen veroorzaakt. Behandelde dieren hadden hogere overlevingskansen.
Wang zei dat er uitdagingen in het verschiet liggen, met name het ontwikkelen van een manier om de therapie als inhalatiemiddel toe te dienen, vergelijkbaar met de manier waarop astmatherapieën worden ingenomen.
“Voor zover wij weten is dit de eerste studie die aantoont dat CRISPR/Cas13 kan worden gebruikt als behandeling voor SARS-CoV-2-infectie”, aldus Wang. “Dit nanosysteem kan in de toekomst gemakkelijk worden aangepast om zich te richten op infecties door andere DNA-virussen zoals hepatitis B.”
Naast Wang zijn onder meer senior auteurs van het onderzoek Shan-Lu Liu en Yizhou Dong. Andere auteurs zijn onder meer Zhifen Cui, Cong Zeng, Furong Huang, Fuwen Yuan, Jingyue Yan, Yue Zhao, Yufan Zhou, William Hankey, Victor X. Jin, Jiaoti Huang, Herman F. Staats, Jeffrey I. Everitt, Gregory D. Sempowski, en Hongyan Wang.
Deze studie kreeg steun van de afdeling Pathologie van de Duke University School of Medicine; het Nationaal Instituut voor Allergie en Infectieziekten (UC6-AI058607, R01AI150473); het National Cancer Institute (U54 CA260582), het National Institute of General Medical Sciences (R35 GM144117) en de Ohio State University.
Auteurs Wang, Cui en Dong zijn uitvinders van een aanvraag voor intellectueel eigendom gerelateerd aan de technologie, ingediend door Duke University.
Originele artikelbron: WRAL TechWire