Forscher untersuchen Genom-Editierung als neues Heilmittel für Blutkrankheiten

Die Genbearbeitung hat viele Bereiche der Wissenschaft auf den Kopf gestellt, von der Herstellung pestizidfreier Lebensmittel bis hin zum Versuch, das Wollmammut wiederzubeleben. Mithilfe einer Technologie namens CRISPR-CAS9, allgemein als CRISPR bezeichnet, versuchen Wissenschaftler nun, genetische Fehler zu beheben, die Krankheiten verursachen.

Eine im Januar im New England Journal of Medicine veröffentlichte Studie ergab, dass CRISPR neue Behandlungsmethoden zur Heilung von Blutkrankheiten wie Sichelzellenanämie hervorbringen könnte.1

Bei Patienten mit Sichelzellanämie liegt eine Mutation in einem Gen für Hämoglobin vor – ein eisenreiches Protein in den roten Blutkörperchen. Die Mutation führt zu einer ungewöhnlichen C-förmigen Form der Blutkörperchen, die es schwer haben, Sauerstoff in andere Teile des Körpers zu transportieren. Ihre harte und klebrige Form behindert außerdem den Blutfluss, was das Infektionsrisiko

Sichelzellenanämie ist eine vererbte Blutkrankheit, die jährlich etwa 100.000 Amerikaner betrifft, erklärt Alexis A. Thompson, MD, MPH , ehemaliger Präsident der American Society of Hematology und Kinderhämatologe an der Feinberg School of Medicine der Northwestern University, gegenüber Health Life Guide. Thompson, der nicht an der Studie beteiligt war, sagt, dass Kinder bei der Geburt relativ normal erscheinen, aber erst im Alter von 6 bis 12 Monaten beginnen, Probleme zu entwickeln.

„In der jüngeren Altersgruppe müssen Patienten, die Schmerzen, starkes Fieber oder Infektionen haben, ins Krankenhaus, erhalten sehr starke Medikamente und verpassen die Schule“, sagt Thompson. „Wenn sie dann erwachsen werden, fällt es ihnen schwer, ihre Ausbildung oder Universität abzuschließen oder einen Job zu behalten.“ Mithilfe von CRISPR versuchen Forscher, einige dieser Folgen zu ändern.

Genetische Strategie startet Hämoglobinproduktion neu

der Studie nahmen ein Patient mit Sichelzellenanämie und ein Patient mit Beta-Thalassämie teil, einer Blutkrankheit, bei der die Hämoglobinproduktion abnimmt.3

Beide Patienten benötigten Blutstammzellen, aber die Studie wollte ihre Zellen anstelle von Zellen eines Geschwisters verwenden. Als dem Patienten Blutstammzellen entnommen wurden, verwendeten die Forscher CRISPR, das als molekulare Schere fungiert, und ein einzelnes RNA-Molekül namens CAS9, um ein bestimmtes Gen namens BCL11A zu lokalisieren.

In dieser Studie schnitten die Forscher BCL11A ab, weil es wie ein genetischer Schalter wirkt, der das Gen ausschaltet, das eine fötale Form von Hämoglobin produziert. Indem sie es wieder anschalteten, reaktivierten die Wissenschaftler die Produktion von fötalem Hämoglobin, das fehlendes oder defektes Hämoglobin in den roten Blutkörperchen beider Patienten ersetzte. Alle verbleibenden erkrankten Zellen wurden durch Chemotherapie eliminiert.

Der Hämoglobinspiegel blieb Monate nach der Behandlung stabil

Sechs und zwölf Monate nach dem Eingriff wurde bei beiden Patienten eine Knochenmarkaspiration durchgeführt, um die Anzahl der in ihrer Knochenprobe vorhandenen roten Blutkörperchen zu messen.

Bei der ersten Patientin handelte es sich um eine 19-jährige Frau, bei der Beta-Thalassämie diagnostiziert wurde. Vier Monate nach ihrer letzten Knochenmarktransplantation mit den geneditierten Stammzellen stabilisierte sich ihr Hämoglobinspiegel und blieb bei ihrem letzten Nachuntersuchungstermin unverändert. Obwohl sie anfangs schwere Nebenwirkungen der Behandlung verspürte (Lungenentzündung und Lebererkrankung), verschwanden diese nach einigen Wochen.

Die zweite Patientin war eine 33-jährige Frau mit Sichelzellanämie. 15 Monate nach dem Eingriff stieg ihr fetaler Hämoglobinspiegel von 9,1 % auf 43,2 %. Ihr durch die Sichelzellanämie mutierter Hämoglobinspiegel sank von 74,1 % auf 52,3 %. Sie litt zwar unter drei schweren Nebenwirkungen (Sepsis, Cholelithiasis und Bauchschmerzen), diese ließen sich jedoch mit der Behandlung beheben.

Einer der größten Vorteile dieses Ansatzes im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungsformen dieser Bluterkrankungen besteht darin, dass die Zellen des Patienten verwendet werden und kein Spender erforderlich ist.

„Zellen desselben Patienten können manipuliert und transplantiert werden, ohne dass das Risiko einer Abstoßung besteht oder Immunreaktionen des Spenders (Graft-versus-Host-Krankheit) ausgelöst werden“, sagte Dr. Damiano Rondelli , Michael Reese Professor für Hämatologie an der University of Illinois am Chicago College of Medicine, in einer

Seit der Veröffentlichung haben die Forscher ihre Arbeit auf acht weitere Patienten ausgeweitet – sechs mit Beta-Thalassämie und drei mit Sichelzellanämie. Ihre aktuellen Ergebnisse stimmen mit denen der ersten beiden Patienten in der Studie überein.

Aktuelle Behandlung der Sichelzellenanämie

Die derzeit von der FDA zugelassene Behandlung der Sichelzellanämie ist eine Knochenmarktransplantation. Allerdings ist für dieses Verfahren erforderlich, dass der Patient ein Geschwister hat, dessen Gewebe perfekt zu dem seinen passt.

Thompson sagt, eine große Herausforderung bei der Behandlung sei, dass jedes vierte Geschwisterkind nicht denselben Gewebetyp hat. Selbst wenn eine Knochenmarktransplantation durchgeführt wird, kann es bei diesem Verfahren zu schweren Nebenwirkungen kommen, darunter Transplantatversagen, Graft-versus-Host-Krankheit und Tod.

Wenn Knochenmarkstransplantationen nicht in Frage kommen, ist eine alternative Behandlung eine haploide identische Transplantation. „Haploide identische Transplantationen, bei denen der Gewebetyp teilweise übereinstimmt, die Transplantation jedoch auf eine ganz andere Weise durchgeführt wird, um eine Anbindung mit Ihren Komplikationen zu erreichen, sind erfolgreich“, sagt Thompson. Sie sagt jedoch, dass nur eine Minderheit der Patienten für diese Behandlung in Frage kommt.

Aufgrund der Einschränkungen und Beschränkungen bei Sichelzellanämie gab es laut Thompson einige Diskussionen darüber, Patienten als ihre eigenen Spender einzusetzen. In dieser aktuellen Studie untersuchen die Autoren die Genomeditierung als möglichen Ansatz für diese Art der Behandlung.

Wie genetische Behandlungen helfen können

Sichelzellanämie kann jeder erben, besonders häufig tritt sie jedoch bei folgenden Personen auf: 

• Menschen afrikanischer Abstammung, einschließlich Afroamerikaner
• Hispanoamerikaner aus Mittel- und Südamerika
• Menschen nahöstlicher, asiatischer, indischer und mediterraner Abstammung

In den USA werden alle Kinder, die im Land geboren werden, auf Sichelzellanämie getestet, was reichlich Gelegenheit für eine frühzeitige Behandlung bietet. Aber es gibt mehrere Szenarien, die es schwierig machen, jeden Fall zu diagnostizieren. Thompson sagt, dass in die USA eingewanderte Familien möglicherweise ältere Kinder haben, die nicht getestet wurden, und dass Eltern nichts von ihrem Trägerstatus wissen, bis sie ein Kind haben, das an der Krankheit leidet.

Trotz der Unzulänglichkeiten bei den Vorsorgeuntersuchungen haben die Industrieländer ihre Prognosen für die Sichelzellanämie verbessert. „Heute hat ein in den USA geborenes Kind eine 95-prozentige Chance, das Erwachsenenalter zu erreichen, und das Gleiche gilt für andere finanzkräftige Länder wie Großbritannien“, sagt Thompson.

Aus globaler Sicht könnten Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen laut Thompson allerdings möglicherweise nicht dieselben Behandlungsmöglichkeiten anbieten, die derzeit in Ländern wie den USA zur Verfügung stehen. Sie sagt, dass über die Hälfte der an Sichelzellenanämie erkrankten Kinder in Afrika südlich der Sahara ihren fünften Geburtstag nicht erleben würden.

Den Studienergebnissen zufolge könnte die Genom-Editierung dazu beitragen, dass Behandlungen gegen Sichelzellenanämie einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich werden.

„Die Hoffnung ist, dass diese Behandlung in vielen Ländern mit niedrigem bis mittlerem Einkommen, im Nahen Osten, in Afrika und in Indien zugänglich und erschwinglich sein wird und einen wichtigen Einfluss auf das Leben vieler Menschen in diesen Gebieten haben wird“, sagte