Duke Health: Genredigeringsteknik visar framgång med att förebygga, behandla COVID

I vad som tros vara en första, har en forskargrupp ledd av Duke Health visat ett sätt att använda CRISPR-teknik för att framgångsrikt förebygga och behandla covid-infektioner.

Proof-of-concept-experimenten, utförda på möss, modifierade en för närvarande tillgänglig lipidnanopartikel för att leverera en specifik CRISPR/Cas13-mRNA som genererar en ogästvänlig miljö i lungorna för SARS-CoV-2-infektion.

Om ytterligare forskning på människor validerar tillvägagångssättet kan det leda till en förebyggande strategi som inte är beroende av antikropparnas förmåga att känna igen specifika virala strukturer, så den skulle vara effektiv oavsett hur viruset muterar. Metoden har också en behandlingsfördel, sänker virusbördan och förhindrar en immunöverreaktion som kan bli dödlig vid infektioner.

Forskningen visas online den 25 juli i tidskriften Naturens kemiska biologi.

"Våra resultat tyder på att CRISPR-teknologi representerar en unik strategi för att kontrollera SARS-CoV-2-infektion och bör eftersträvas som en potentiell metod för att behandla COVID," sade senior författare Qianben Wang, Ph.D., professor i Institutionen för patologi vid Duke University School of Medicine.

Wang och kollegor fokuserade på ett proteas - ett enzym som bryter ner protein - som kallas cathepsin L eller CTSL. Detta proteas är rikligt i lungorna och har länge identifierats som en nyckelroll i SARS-CoV-2 och många andra coronavirusinfektioner, vilket gör att viruset kan komma in i värdceller och föröka sig.

Lag av andra forskare har försökt använda CTSL-hämmare för att motverka coronavirusinfektioner i många år. Laboratorieförsök var lovande, men försök på djur visade nedslående resultat.

Genom att tillämpa CRISPR-teknologi – i princip att stänga ner gener för att slå ut vissa felfunktioner eller, i det här fallet, funktionen hos CTSL – skapade Wangs team ett sätt att säkert initiera CTSL-hämning.

CRISPR/Cas13, som levereras intravenöst genom en lipidnanopartikel, minskade CTSL i djurens lungor, vilket effektivt och säkert blockerade SARS-CoV-2-viruset från att komma in i celler och infektera värden.

Fördelarna med tillvägagångssättet som förebyggande av covid var tidsbegränsade och varade i flera dagar snarare än de månader eller år som vaccin erbjuder. Men om tillförselsystemet kan utvecklas som ett inhalationsmedel istället för en IV, kan läkemedlet administreras själv som en förebyggande åtgärd före eller strax efter en flygresa eller en stor sammankomst.

Tillvägagångssättet förhindrade inte bara infektion, det visade också potential som behandling. Ytterligare experiment med COVID-infekterade djur visade att den CRISPR-laddade nanopartikeln minskade virusbelastningen i lungorna hos djur med COVID-infektioner och hämmade immunstormen som utlöser dödliga fall. Behandlade djur hade högre överlevnadsgrad.

Wang sa att det finns utmaningar framför sig, särskilt att utveckla ett sätt att leverera terapin som ett inhalationsmedel, liknande hur astmaterapier tas.

"Såvitt vi vet är detta den första studien som visar att CRISPR/Cas13 kan användas som en behandling för SARS-CoV-2-infektion," sa Wang. "Detta nanosystem kan enkelt anpassas i framtiden för att rikta in sig på infektion av andra DNA-virus som hepatit B."

Förutom Wang inkluderar seniorförfattare av studien Shan-Lu Liu och Yizhou Dong. Andra författare inkluderar 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, och Hongyan Wang.

Denna studie fick stöd från Institutionen för patologi vid 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) och Ohio State University.

Författarna Wang, Cui och Dong är uppfinnare av en immateriell egendomsansökan relaterad till tekniken från Duke University.

Ursprunglig artikelkälla: WRAL TechWire