Как скоро ваша пища будет генетически модифицирована, чтобы соответствовать вашему ДНК-профилю? Может ли редактирование генов помочь в лечении сложных процессов, таких как старение? Как технологии могут использоваться для искоренения смертельных болезней, переносимых комарами, или для борьбы с устойчивостью к антибиотикам?

CRISPR — это сокращение от Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Группированные Регулярно Интервалированные Короткие Палиндромные Повторы) — это удивительный инструмент для редактирования генов, который изменит множество отраслей в ближайшие десятилетия: от лечения генетических заболеваний и улучшения сельского хозяйства до воссоздания вымерших видов и продления здоровой человеческой жизни.

CRISPR действует как пара генетических ножниц, которые могут вырезать, восстанавливать и редактировать отдельные гены с чрезвычайной точностью, позволяя исследователям легко и недорого переписывать код ЖИЗНИ.

Представьте, что вы меняете буквы в текстовом процессоре — только роль, которую играет каждая буква, гораздо больше, а ошибки приводят к появлению новых организмов.

Например, человек на 99% совпадает по ДНК с шимпанзе.

По крайней мере 10 000 человеческих заболеваний связаны с одним дефектным геном.

Благодаря постоянно развивающимся версиям CRISPR и других технологий редактирования генов, семьи вскоре смогут навсегда излечить эти наследственные болезни, а не просто лечить симптомы. В некотором смысле это имеет библейские последствия.

Сегодня серповидноклеточная анемия затрагивает миллионы пациентов по всему миру, приводя к медленной и болезненной смерти каждого органа, все из-за одной генетической мутации. Первая генная терапия серповидноклеточной анемии была успешно проведена в 2020 году и уже изменила жизни бесчисленных пациентов, некоторые из которых заявляют о полном выздоровлении.

Но с ценником примерно в 1 миллион долларов за генную терапию сегодня и с еще в значительной степени неизвестными системными эффектами целенаправленного редактирования генов, истинная мощь CRISPR еще не раскрыта.

Этот Метатренд поддерживается слиянием последующего поколения секвенирования (NGS), CRISPR, генетических терапевтических транспортных средств, таких как аденоассоциированные вирусы (AAV), развитием персонализированной медицины и переводом значительной части клинического процесса исследования и разработки с помощью ИИ в нули и единицы.

В сегодняшнем блоге мы подробнее рассмотрим цивилизационно-меняющую силу CRISPR, обсудим невероятную миссию Colossal Biosciences (во главе с Беном Ламмом и доктором Джорджем Черчем) и поделимся 3 способами, которыми новые биотехнологии изменят существующую систему заботы о больных и изменят ВАШУ жизнь в ближайшее десятилетие.

Погружаемся!

ПЕРЕКОДИРОВКА ЖИЗНИ

Редактирование генов вызывает образы как блаженства, так и дистопии.

Если генная инженерия окажется безопасной и эффективной, она сможет лечить, предотвращать и в конечном итоге обращать вспять все моногенные и все генетически обусловленные заболевания (в том числе некоторые возрастные).

Если она потерпит неудачу, это может негативно повлиять на будущее человечества непредсказуемыми способами.

Противники утверждают, что редактирование зародышевой линии (когда генетические изменения наследуются) может необратимо изменить наш вид, с неизвестными последствиями в будущем. На сегодняшний день, генное редактирование дорогостояще, совмещено с соматическими генными терапиями (лечение клеток вашего тела, не затрагивающее ваше будущее потомство), обеспечивающими относительно высокие уровни безопасности. Однако оно все еще остается недоступным в большинстве частей мира.

Сторонники предполагают, что соматическое редактирование генов вскоре станет достаточно продвинутым и демонетизированным, чтобы оказать огромное влияние в медицине. Для болезней, которые невозможно лечить или предотвращать соматически, повышенная точность и лучшее понимание генетической проницаемости обеспечат, чтобы даже редактирование зародышевой линии в один прекрасный день станет обратимым с помощью дополнительных вмешательств.

Некоторые, включая биоэтика Джулиана Савулеску, выступают за разработку биотехнологий, уменьшающих человеческие страдания, независимо от того, лечат ли они определенное заболевание. (Подумайте о старении.)

Другие, как врач и этик Леон Касс, утверждают, что роль традиционной медицины не в том, чтобы усиливать людей, считающихся здоровыми сегодня, а в том, чтобы лечить официально признанные болезни.

Что ни одна из групп не может позволить себе игнорировать, так это тот факт, что, хотя концепции болезней постоянно меняются, генные терапии уже здесь, и они останутся с нами.

Например, в прошлом году новый инструмент на основе CRISPR, называемый «базовым редактированием», обеспечил спасение для 13-летней девочки, чья лейкемия была неизлечима традиционной терапией.

Этот совершенно новый метод, использовавший Т-клетки с измененной генетической базой, позволил ученым быстро изменить одно ДНК-основание (подумайте об изменении химической буквы G на A), предложив Алисе и ее семье степень надежды, которая раньше была немыслима.

Еще один захватывающий пример — это CRISPR-редактирование, прямо внутри вашего тела, которое постоянно изменяет ген PCSK9 в вашей печени. Этот ген производит белок, ответственный за производство ЛПНП («плохого холестерина») в вашем кровотоке. Одна инъекция имеет потенциал в конечном итоге предотвратить сердечные заболевания и инсульт, первую и третью основные причины смерти у людей.

Терапии PCSK9 длительно снижают уровень холестерина у пациентов, рожденных с наследственным состоянием (гиперхолестеринемией), которое делает их склонными к сердечным приступам. И поскольку 1 из 5 смертей связана с сердечными заболеваниями, эта терапия может надолго изменить систему здравоохранения.

Каждый аспект годовых расходов США на здравоохранение в размере 4 триллионов долларов будет перевернут с приближением эффективных и конкурентоспособных по цене генных терапий.

Многофакторные генетические состояния, такие как старение, все чаще будут восприниматься как решаемое медицинское состояние, и слияние параллельных инноваций увеличит точность и масштаб традиционной медицины.

Революция в области синтетической биологии быстро наступает.

Как эти технологии принесут вам пользу? Как они могут преобразить ваш бизнес или работу? Если вы финансовый консультант, будете ли вы советовать своим клиентам планировать жизнь до 100 лет, а не только до 85?

3 СПОСОБА, КАК CRISPR ИЗМЕНИТ ВАШУ ЖИЗНЬ

#1: CRISPR Способствует Персонализированному Питанию

Питание играло значительную роль в истории Homo sapiens, по крайней мере, частично способствуя развитию нашей уникальной структуры мозга. В будущем ваша пища будет разработана специально для вас, и это окажет далеко идущие последствия на наши медицинские системы.

Если у вас аллергия на моллюсков, то вы сможете есть креветки, генетически модифицированные так, чтобы они не вызывали у вас болезнь. Если ваш личный ИИ-ассистент скажет, что ваши гены не сочетаются со вкусом кинзы, то ваши тако могут быть модифицированы с помощью CRISPR, чтобы соответствовать вашему ДНК-профилю.

Этот переход к «точному питанию» имеет потенциал для уменьшения психических заболеваний, придания нам энергии, когда это необходимо, улучшить сон и, в конечном итоге, повысить производительность и счастье.

#2: CRISPR Позволяет Лечить Возрастные Заболевания

Сегодня почти 90% всех смертей в развитом мире связаны с возрастным ухудшением здоровья.

США тратят почти половину федерального бюджета каждый год на взрослых в возрасте 65 лет и старше, но очень мало на профилактическую медицину.

Пациенты, страдающие моногенными заболеваниями, такими как гемофилия и болезнь Хантингтона, будут первыми, кто получит выгоду от генных терапий.

Но нет никаких причин, почему многофакторные генетические состояния, такие как старение, должны оставаться неизлечимыми в этом веке.

Новые системы CRISPR позволяют все более точно нацеливаться на вирусы, вызывающие рак, и РНК из раковых клеток — и поскольку примерно 96% всех раковых заболеваний возникают у пациентов в возрасте 35 лет и старше, все большее число исследователей используют инструменты для редактирования генов, чтобы исправить 9 основных признаков старения.

Основным фактором риска для нейродегенеративных и воспалительных заболеваний также является старение.

И если ученым удастся понять сложные механизмы геномной нестабильности и эпигенетических изменений, эти достижения быстро найдут применение в других отраслях — например, в космосе, где высокоэнергетическое излучение и низкая гравитация вызывают действие на здоровье астронавтов, удивительно похожее на старение

#3: CRISPR Помогает Искоренить Смерти от Инфекционных Заболеваний

Вакцины от COVID-19 были произведены по исторически низким ценам и с беспрецедентной скоростью, во многом благодаря успехам в области редактирования генов.

В будущем CRISPR может использоваться не только для реагирования на пандемии, но и для их предотвращения.

Болезни, переносимые комарами, скоро могут стать предотвратимыми благодаря редактированию генов на уровне всего вида, поскольку исследователи все больше убеждены, что исправление генома комаров может надолго улучшить системы здравоохранения стран, таких как Сьерра-Леоне, где каждый год сообщается о тысячах смертей от малярии.

Конечно, новые болезни будут продолжать появляться. Однако мы надеемся и верим, что скорость и гибкость, с которыми наука реагирует на эти болезни, быстро ускорятся. В 2020 году научное сообщество смогло ответить на глобальную пандемию в течение нескольких месяцев. К 2050 году мы должны сделать это гораздо быстрее, поскольку новые патогены будут обнаруживаться и секвенироваться в системах воздушной фильтрации аэропортов и вокзалов, а новые контрмеры будут разрабатываться ИИ за секунды и массово производиться роботизированными лабораториями за часы, а не месяцы.

Как восстановить жизнь? Можно ли вернуть к жизни ранее вымершие виды?

На эти вопросы стремятся ответить технологический предприниматель Бен Ламм и всемирно известный генетик доктор Джордж Черч вместе с звездной командой ученых из Colossal Biosciences. (И у них есть все шансы на успех, учитывая известность Черча как основателя геномики и различные успешные стартапы Ламма.)

Зачем это делать, спросите вы?

Потому что, как указывает компания, к 2050 году до 50% всех видов могут вымереть.

Люди быстро меняют окружающую среду, и не всегда к лучшему.

Colossal Biosciences стремится решить этот кризис двумя способами: инженерная деэкстинкция и обеспечение выживания видов, которые могут смягчить антропогенные (созданные человеком) изменения климата.

К концу этого десятилетия компания намерена генетически воскресить мамонта. Возрождение мамонтов в вечной мерзлоте превратит влажную тундру в сухие степи, сохраняя температуру более прохладной и эффективно восстанавливая экологические условия, необходимые для спасения бесчисленных других видов на Земле.

Возвращение генетического кода мамонта к жизни особенно привлекательно, потому что для реинтродукции миллиона квадратных километров Арктики потребуется всего 500-1000 мамонтов.

Кроме того, помимо мамонта, у Colossal есть длинный список других вымерших видов, которых они работают над возвращением на Землю, включая, например, додо, тилацина и дирволфа.

Для масштабирования своего влияния команда Colossal занята разработкой нового программного обеспечения для более быстрого и безопасного редактирования генов у разных видов.

В сентябре прошлого года они выделили независимую компанию под названием Form Bio, чья программная платформа была разработана таким образом, чтобы любой человек — без необходимости знания программирования — мог быстро работать с большими наборами данных, рабочими процессами и результатами.

С помощью передового машинного обучения и ИИ эти новые платформы и инструменты для редактирования генов увеличат исследовательскую значимость для всех видов наследственных заболеваний, позволяя получить более глубокие, быстрые и точные представления о схемах человеческого здоровья и болезней.

2023 год

Значительные достижения в области CRISPR и генной терапии в 2023 году включают:

  1. Терапия CRISPR против ВИЧ: Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) предоставило ускоренный статус терапии EBT-101 от Excision Bio для лечения ВИЧ, что потенциально может революционизировать лечение этого заболевания с помощью одной инъекции.
  2. Первая в мире терапия на основе CRISPR: FDA одобрило первую терапию с использованием CRISPR. Лекарство, названное CASGEVY, предназначено для лечения серповидноклеточной анемии.
  3. CRISPR 2.0 — Новое поколение редакторов генов для клинических испытаний: Был зафиксирован переход к использованию различных систем CRISPR для лечения различных генетических состояний. Успешное применение целенаправленной терапии на печень для лечения наследственного ангиоотека компанией Intellia подчеркивает универсальность CRISPR как платформенной технологии. Кроме того, разрабатываются методы базового редактирования и премьер-редактирования, расширяющие спектр лечимых состояний.
  4. CRISPR для кроветворных расстройств: Лечение на основе CRISPR от Vertex Pharmaceuticals и CRISPR Therapeutics для серповидноклеточной анемии (СКА) и трансфузионной бета-талассемии показало многообещающие результаты. Более 40 пациентов с талассемией и более 30 с СКА были успешно вылечены, что представляет потенциальное функциональное излечение этих заболеваний.
  5. Клинические испытания с использованием Cas12a и базового редактирования для СКА: Editas Medicine провела клиническое испытание фазы 1/2 с использованием системы CRISPR с белком Cas12a для лечения тяжелой СКА. Компания Beam Therapeutics также начала испытание для СКА с использованием базового редактирования, которое изменяет отдельные буквы ДНК без создания двуцепочечных разрывов, потенциально предлагая более безопасный вариант лечения.
  6. Терапия CRISPR для наследственной детской слепоты: Первое клиническое испытание терапии CRISPR in vivo было направлено на лечение лейберовой врожденной амаурозы (LCA10), основной причины наследственной детской слепоты. Это испытание, спонсированное компанией Editas Medicine, показало, что часть пациентов испытала клинически значимые улучшения зрения.
  7. CRISPR для лечения сахарного диабета 1-го типа: Клиническое испытание с использованием поджелудочных клеток, полученных из стволовых клеток, отредактированных с помощью CRISPR для предотвращения иммунного отторжения, стало первым использованием CRISPR для лечения эндокринного заболевания.
  8. Лечение наследственного ангиоотека: Клинические испытания с использованием инструментов CRISPR-Cas9 для снижения количества воспалительного белка у пациентов с наследственным ангиоотеком показали обнадеживающие результаты. Большинство участников не испытывали приступов в течение нескольких месяцев после лечения, что предполагает потенциальное функциональное излечение этого типа ангиоотека.

МЫСЛИ

Вместо того, чтобы бояться продолжающегося развития биотехнологий, мы должны видеть в них исключительную возможность разгрузить наши медицинские системы, восстановить наши естественные среды обитания и в конечном итоге УЛУЧШИТЬ их.

Малярия, хотя и является естественным заболеванием, нежелательна, и ее предотвращение должно быть в компетенции ответственной науки.

Точные и доступные генные терапии откроют новую эру персонализированного здравоохранения, где каждая терапия разрабатывается для вас — до того, как вы будете диагностированы с заболеванием.

У медицины долгая история когда-то пугающих вмешательств — как трансплантация сердца и ЭКО — которые теперь помогают спасать, создавать и улучшать миллиарды жизней.

CRISPR и генные терапии не исключение.

ГОТОВЫ ЛИ ВЫ приветствовать революцию синтетической биологии?

В следующем блоге серии Метатрендов (№14 ) мы расширим идею Увеличения Человеческого Здоровья.

Вольный перевод (с обширными дополнениями от Коллекционера будущего) вот этого https://www.diamandis.com/blog/metatrend_13_crispr__gene_therapy_cures_breakthroughs