Duke Health: Genredigeringsteknologi demonstrerer succes med at forebygge og behandle COVID

I det, der menes at være det første, har et forskerhold ledet af Duke Health demonstreret en måde at bruge CRISPR-teknologi til med succes at forebygge og behandle COVID-infektioner.

Proof-of-concept-eksperimenterne, udført i mus, modificerede en aktuelt tilgængelig lipid-nanopartikel til at levere et specifikt CRISPR/Cas13-mRNA, der genererer et ugæstfrit miljø i lungerne for SARS-CoV-2-infektion.

Hvis yderligere forskning i mennesker validerer tilgangen, kan det føre til en forebyggelsesstrategi, der ikke er afhængig af antistoffers evne til at genkende specifikke virale strukturer, så den ville være effektiv uanset hvordan virussen muterer. Tilgangen har også en behandlingsfordel, sænker virusbyrden og forhindrer en immunoverreaktion, der kan blive dødelig under infektioner.

Forskningen vises online 25. juli i tidsskriftet Naturens kemiske biologi.

"Vores resultater tyder på, at CRISPR-teknologi repræsenterer en unik strategi til at kontrollere SARS-CoV-2-infektion og bør forfølges som en potentiel tilgang til behandling af COVID," sagde seniorforfatter Qianben Wang, Ph.D., professor i Afdeling for patologisk ved Duke University School of Medicine.

Wang og kolleger fokuserede på en protease - et enzym, der nedbryder protein - kaldet cathepsin L eller CTSL. Denne protease er rigelig i lungerne og har længe været identificeret som at spille en nøglerolle i SARS-CoV-2 og mange andre coronavirus-infektioner, hvilket gør det muligt for virussen at trænge ind i værtsceller og formere sig.

Hold af andre forskere har forsøgt at bruge CTSL-hæmmere til at forhindre coronavirus-infektioner i mange år. Laboratorieforsøg var lovende, men forsøg med dyr viste skuffende resultater.

Ved at anvende CRISPR-teknologi – dybest set skrue ned for gener for at slå visse fejlfunktioner ud eller, i dette tilfælde, funktionen af CTSL – skabte Wangs team en måde til sikkert at starte CTSL-hæmning.

CRISPR/Cas13, der blev leveret intravenøst gennem en lipid-nanopartikel, reducerede CTSL i dyrenes lunger, hvilket effektivt og sikkert blokerede SARS-CoV-2-virusset i at trænge ind i celler og inficere værten.

Fordelene ved tilgangen som COVID-forebyggelse var tidsbegrænsede og varede flere dage i stedet for de måneder eller år, som vacciner tilbyder. Men hvis leveringssystemet kan udvikles som et inhalationsmiddel i stedet for en IV, kan lægemidlet selvadministreres som en forebyggende foranstaltning før eller kort efter en flyrejse eller en stor forsamling.

Metoden forhindrede ikke kun infektion, den viste også potentiale som behandling. Yderligere eksperimenter med COVID-inficerede dyr viste, at den CRISPR-ladede nanopartikel reducerede virusbelastningen i lungerne på dyr med COVID-infektioner og hæmmede den immunstorm, der udløser dødelige tilfælde. Behandlede dyr havde højere overlevelsesrater.

Wang sagde, at der er udfordringer forude, især at udvikle en måde at levere terapien på som et inhalationsmiddel, svarende til hvordan astmabehandlinger tages.

"Så vidt vi ved, er dette den første undersøgelse, der viser, at CRISPR/Cas13 kan bruges som en behandling for SARS-CoV-2-infektion," sagde Wang. "Dette nanosystem kan nemt tilpasses i fremtiden til at målrette infektion med andre DNA-vira såsom hepatitis B."

Ud over Wang inkluderer seniorforfattere af undersøgelsen Shan-Lu Liu og Yizhou Dong. Andre forfattere omfatter 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, og Hongyan Wang.

Denne undersøgelse modtog støtte fra Institut for Patologi ved Duke University School of Medicine; National Institute of Allergy and Infectious Diseases (UC6-AI058607, R01AI150473); National Cancer Institute (U54 CA260582), National Institute of General Medical Sciences (R35 GM144117) og Ohio State University.

Forfatterne Wang, Cui og Dong er opfindere på en ansøgning om intellektuel ejendom relateret til teknologien indgivet af Duke University.

Original artikelkilde: WRAL TechWire