Freitag, 27. November 2020
Navigation öffnen
Anzeige:
Medical Cloud CAR T
 
JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel

14. November 2020
Seite 1/2
Genome Editing mit CRISPR/Cas9 in Onkologie und Hämatologie

Die Bedeutung des Genome Editings für Klinik und Wissenschaft zeigt sich daran, dass der Nobelpreis für Chemie 2020 für die Entdeckung des CRISPR/Cas9-Systems vergeben wurde. Seit der bahnbrechenden Publikation der Forscherinnen Emanuelle Charpentier, derzeit Direktorin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin, und Jennifer Doudna von der University of California in Berkeley, USA, im Jahr 2012 (1) wurde umfassend gezeigt, wie die Methode zum spezifischen Entfernen, Einfügen und Austauschen von Gensequenzen genutzt werden kann. Neben neuen Studienmodellen werden weltweit Therapieansätze mithilfe von CRISPR/Cas9 entwickelt, um neue thera­peutische Möglichkeiten durch eine zielgenaue Korrektion mutierter und krankheitsauslösender Gene zu finden.
Anzeige:
Xospata
 
Das System fußt in einem 2007 entdeckten Abwehrsystem der Bakterienart Streptococcus pyogenes, die sich hiermit gegen Viren, sog. Bakteriophagen, schützen. Bei einer ersten Infektion durch die Viren integrieren die Bakterien virale Gene in ihr Genom und nutzen diese später als Erkennungs­sequenz bei einer erneuten Infektion. Auf diese Weise können sie die Nuklein­säure des Virus gezielt eliminieren, ohne Gefahr zu laufen, das eigene Genom zu schädigen (2).

Genome Editing

Schon länger wird daran gearbeitet, wie sich künstlich in das Genom verschiedener Organismen eingreifen lässt. Anfangs wurden Mutanten durch klassische Mutagenese mittels Chemikalien oder UV-Licht induziert. Diese enthalten relativ wahllos Mutationen im Genom und müssen durch Rückkreuzung aufwändig auf die gewünschten Veränderungen selektioniert werden. Im letzten Jahrzehnt wurden dann gezielt Nukleinsäure-schneidende Enzyme wie Zinkfingernukleasen und die künstlichen Restriktionsenzyme TALEN (transcription activator-like effector nuclease) entwickelt. Diese Editing-Systeme bestehen aus einem spezifisch an DNA-bindenden Erkennungsprotein und einer DNA-spaltendenden Endonuklease. Wird beides in eine Zelle eingebracht, bindet das Erkennungsprotein an die zu verändernde DNA und die Endonuklease schneidet und modifiziert die Sequenz. Die bisherigen Systeme sind aber nicht zuletzt wegen der Herstellung des Erkennungsproteins relativ kosten- und zeitintensiv sowie im Editing fehleranfällig (3).

Auch das CRISPR/Cas9-System (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated-System 9), besteht aus 2 Basiselementen: zum einen die Cas9-Endonuklease zum Schneiden der Zielzell-DNA, zum anderen ein kurzes RNA-Molekül (single guide RNA, sgRNA), das als Leit- und Erkennungssequenz die Endonuklease an die relevante Stelle im Genom leitet und die auszutauschende Sequenz mitführt. In die Zelle eingebracht, wandert die sgRNA die DNA entlang und sucht den passenden Abschnitt im Genom. Durch die Bindung der sgRNA an Cas9 wird auch die eigentliche Schere an die passende Stelle geführt und schneidet die DNA zielgenau. Nun wird die neue Matrize eingebaut und der Schnitt durch das zelleigene Reparatursystem wieder versiegelt. Die abgeänderte Sequenz wird bei der nachfolgenden Zellteilung an die nächste Generation weitergegeben und ist damit fixiert. Für das Einbringen des CRISPR/Cas9-Systems in Zellen werden verschiedene Transfersysteme untersucht, die von viralen Vektorsystemen bis Liposomen (Nanopartikel) reichen. Im Vergleich zu anderen Editing-Systemen wie Zinkfingernukleasen und TALEN bietet die neue Genschere eine verbesserte Genauigkeit, was für das zielgerichtete Editing entscheidend ist. Inzwischen wurden etliche Varianten des CRISPR/Cas9-Systems entwickelt und unzählige Einsatzmöglichkeiten nicht nur im DNA-Editing, sondern auch im RNA- und Epigenom-Editing beschrieben. So lassen sich gezielt Mutationen korrigieren, veränderte Zellproteine generieren, die Genexpression regulieren und ganze Gene durch gene silencing abschalten oder induzieren (3, 4).

Trotz aller Begeisterung mehren sich die Hinweise auf bisher unerwartete Effekte des CRISPR/Cas9-Systems auf das Genom. So wurde beispielsweise von einer unbeabsichtigten Aktivierung von p53 (5) und dem Auftreten unerwarteter Chromosomenverkürzungen beim Einsatz von CRISPR/Cas9 berichtet (6). Der Einfluss dieser Nebeneffekte auch hinsichtlich der Sicherheit der Methode darf trotz aller Euphorie nicht unbeachtet bleiben. Die Mehrzahl der Anwendungen von CRISPR/Cas9 im humanen Bereich sind derzeit noch experimentell und werden – wie auch die meisten klinischen Studien – von China, USA und Kanada vorangetrieben. Besonders viele Anwendungen liegen im Bereich der Immunonkologie und ­Hämatologie (7).

CRISPR/Cas9-Studien in der Immunonkologie

Seitdem eine ganze Reihe von experimentellen Studien Einsatzmöglichkeiten des CRISPR/Cas9-Systems im T-Zell-Engineering zeigen konnte, werden zunehmend auch klinische Studien mit Indikation in der Immunonkologie initiiert (8, 9).

So wurden im Februar 2020 in einer Phase-I-Studie erste Ergebnisse zu einem Ansatz mit CRISPR/Cas9-modifizierten autologen T-Zellen bei refraktärem Multiplen Myelom und metastasiertem Sarkom berichtet. Für den Therapieansatz wurden ex vivo autologe T-Zellen durch Ausschalten der 3 Gene TRAC, TRBC und PDCD1 verändert, um die Antitumor-Immunität nach Reinfusion zu verbessern. Zumindest Machbarkeit, Sicherheit und Toleranz der modifizierten Zellen konnten im untersuchten Setting gezeigt werden (10).

In einer ganzen Reihe weiterer klinischer Studien werden ex vivo generierte modifizierte T-Zellen getestet. Beispiele sind CD19-CAR-T-Zellen zur Therapie von B-Zell-Leukämien, CD7-Knockout in CAR-T-Zellen bei T-Zell-Leukämie sowie PD-1-Knockout in T-Zellen zum Targeting EBV-positiver Malignome. Außerdem sind Studien zu tumorinfiltrierenden Lymphozyten mit CISH (cytokine-induced SH2 protein)-Knockout für den Einsatz bei metastasierten, epithelialen gastrointestinalen Tumoren sowie durch PD-1-Knockout modifizierte T-Zellen für verschiedenste Tumorentitäten wie Lungen-, Nieren-, Blasen-, Prostata- und Ösophaguskarzinom registriert. Neben diesen ex vivo modifizierten Zellen sind auch Studien zur In-vivo-Modifikation durch Plasmidtransfer auf Basis des CRISPR/Cas9-Systems initiiert, wie beispielsweise die Deletion von E6/E7-Onkogenen bei HPV-assoziierten Malignomen (9).
 
Vorherige Seite

Anzeige:
Tecentriq
Tecentriq
 

Sie können folgenden Inhalt einem Kollegen empfehlen:

"Genome Editing mit CRISPR/Cas9 in Onkologie und Hämatologie"

Bitte tragen Sie auch die Absenderdaten vollständig ein, damit Sie der Empfänger erkennen kann.

Die mit (*) gekennzeichneten Angaben müssen eingetragen werden!

Die Verwendung Ihrer Daten für den Newsletter können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft gegenüber der rsmedia GmbH widersprechen ohne dass Kosten entstehen. Nutzen Sie hierfür etwaige Abmeldelinks im Newsletter oder schreiben Sie eine E-Mail an: info[at]rsmedia-verlag.de.


ESMO Virtual Congress 2020
  • Fortgeschrittenes Melanom nach Versagen einer PD-(L)1-Inhibition: Vielversprechende Antitumoraktivität mit Pembrolizumab + Lenvatinib
  • Pembrolizumab + Lenvatinib: Vielversprechende Ansprechraten bei vorbehandelten fortgeschrittenen Tumoren
  • HNSCC: Pembrolizumab als Monotherapie und als Partner einer Platin-basierten Chemotherapie erfolgreich in der Erstlinie
  • Ösophaguskarzinom: Relevante OS- und PFS-Verlängerung durch Pembrolizumab + Chemotherapie in der Erstlinie
  • 5-Jahres-Daten der KEYNOTE-024-Studie bestätigen deutliche Überlegenheit für Pembrolizumab mono vs. Chemotherapie beim NSCLC mit hoher PD-L1-Expression
  • Neuer Anti-ILT4-Antikörper zeigt in Kombination mit Pembrolizumab erste vielversprechende Ergebnisse bei fortgeschrittenen Tumoren
  • Adjuvante Therapie mit Pembrolizumab verlängert auch das fernmetastasenfreie Überleben bei komplett resezierten Hochrisiko-Melanomen im Stadium III
  • HIF-2α-Inhibitor MK-6482 beim Von-Hippel-Lindau-Syndrom: Vielversprechende Wirksamkeit auch bei Nicht-RCC-Läsionen
  • Neuer Checkpoint-Inhibitor: Vielversprechende erste Studiendaten für Anti-TIGIT-Antikörper Vibostolimab in Kombination mit Pembrolizumab