Ny CRISPR-teknologi gør det muligt at bestemme om mutationer er sygdomsfremkaldende eller harmløse

Videnskabelige nybrud 25. dec 2022 4 min Associate Professor Claus Storgaard Sørensen, Associate Professor Morten Frödin Skrevet af Kristian Sjøgren

Hidtil har det været meget svært for læger at identificere betydningen af mutationer i for eksempel en kræftpatients arvemateriale. Det problem har forskere løst med nyudviklet CRISPR-teknologi, som gør det meget lettere at bestemme effekten af mutationer og også finde ud af, hvordan man bedst behandler patienter med kræft.

Genteknologiske landvindinger har gjort det muligt for forskere at kortlægge for eksempel en kræftpatients arvemateriale og derved identificere, hvor i arvematerialet der findes mutationer, som muligvis kan have noget at gøre med udviklingen af kræft.

Alligevel har det for forskere og læger længe været svært eller umuligt at bestemme, om en mutation fundet i en patient er årsag til kræften, eller om den ikke er. Derved er det heller ikke til at sige, om en given behandling, der er udviklet til at rette op på effekten af netop den ene eller anden mutation, egentlig virker.

Disse problemer bliver nu løst med udviklingen af en ny teknologisk platform til at afgøre, hvad de enkelte mutationer har af effekt på celler. Ved brug af samme teknologi kan forskere også hurtigt afgøre, om enten det ene eller andet lægemiddel har en effekt på en sygdomsfremkaldende mutation.

"Vi kan undersøge effekten af en patients mutation på kort tid, og derved er vores metode klinisk anvendelig. Allerede nu har vi etableret et firma, hvor vi udfører genomiske analyser af potentielle sygdomsfremkaldende mutationer til lægemiddeludviklere, som er interesserede i at finde nye mål for medicin og finde ud af, om deres allerede eksisterende medicin virker godt på givne mutationer," fortæller en af forskerne bag udviklingen af metoden, lektor Claus Storgaard Sørensen.

Forskningen er netop offentliggjort i Nature Genetics og er resultatet af et samarbejde mellem Claus Storgaard Sørensen og lektor Morten Frödin fra Biotech Research and Innovation Centre ved Københavns Universitet.

Gener kan være muteret på tusinder af forskellige måder

I forskningsarbejdet har forskerne fra Københavns Universitet samarbejdet med læger og forskere fra Rigshospitalet.

Lægerne og forskerne stod netop med det problem, at de sagtens kunne identificere, hvor deres patienters arvemateriale var muteret, men ikke hvad de enkelte mutationer havde af betydning.

Som eksempel er det velkendt, at en enkelt mutation i et af de såkaldte BRCA-gener (BRCA1 og BRCA2) kan lede til udvikling af blandt andet brystkræft og kræft i æggestokkene.

"Problemet er, at et BRCA-gen kan være muteret på tusindvis af forskellige måder. Nogle af disse mutationer er associeret med udvikling af kræft, mens andre er harmløse. Men for langt hovedparten af mutationerne er det ikke til at vide, om mutationen har betydning for sygdomsudviklingen. En patient med sådan en mutation står i en dårlig situation. Med de nuværende metoder til at analysere effekten af en mutation af ukendt betydning vil det tage meget lang tid at finde ud af, om mutationen er ansvarlig for udviklingen af kræften, og om de eksisterende lægemidler har en effekt. Den tid har hverken patienterne eller lægerne," forklarer Morten Frödin.

Studerer effekt af hver eneste mutation

Løsningen på problemet er fra forskernes side en metode, hvor de med CRISPR-teknologi indsætter den mulige skadende mutation fra patienten samt en mutation, som med sikkerhed ikke er skadelig, i celler i laboratoriet. Derefter observerer forskerne, hvordan cellerne med patientens mutation udvikler sig i forhold til cellerne med kontrolmutationen.

Forskerne holder samtidig ændringerne op mod en serie af yderligere kontroller, der består af mutationer med varierende grad af skadelighed. De kan gøre det alt sammen i én stor pærevælling af mutationer og kontroller og samtidig få et robust og hurtigt svar.

For det første kan forskerne på den måde finde ud af, hvad den præcise effekt af en given patients mutation er på cellernes udvikling og rolle i udviklingen af sygdom. Måske vokser cellerne hurtigere eller langsommere, eller måske fungerer de ikke længere så godt, som de burde. Det kan også være, at de mister evnen til at reparere på DNA’et, hvilket er et typisk kendetegn ved kræft.

For det andet kan forskerne gøre det for alle mutationer fra patienten samt kontroller i individuelle celler på samme tid i samme analyse. Det skærer hele analysetiden ned fra mange måneder til blot en uge eller 14 dage.

For det tredje kan forskerne identificere celler, der bliver påvirket af givne mutationer, og se, hvad der sker med disse celler, når forskerne udsætter dem for de lægemidler, som allerede er på markedet.

Taler vi om BRCA-mutationer hos en kvinde med brystkræft, kan forskerne med deres metode identificere, hvilke mutationer der er årsagen til kvindens brystkræft, og hvilke lægemidler der virker mod netop de mutationer.

"Teknologien er reelt banebrydende i forhold til de hidtidige metoder. Vi kan nu meget præcist og hurtigt oversætte ændringer i arvematerialet til ændringer i cellernes udtryk, og det har meget stor medicinsk værdi," siger Morten Frödin.

Kan benyttes ved en lang række genetiske sygdomme

Forskerne har også vist, at deres metode ikke blot er et luftkastel, men at det allerede i dag kan tages i brug og benyttes klinisk. Blandt andet er forskerne i gang med at benytte teknologien på mutationer, der stammer fra kvinder med brystkræft.

Claus Storgaard Sørensen fortæller, at selvom de første succeser og samarbejder er lavet inden for kræftområdet, har teknologien også potentialet til at kunne benyttes inden for en lang række andre sygdomsområder, hvor mutationer i gener er årsag til sygdom.

"Vi har for eksempel netop udviklet teknologien for mutationer, som giver åreforkalkning og livsfarlig hjerte-kar-sygdom. Her kan identificering af mutationer, som er sygdomsfremkaldende, lede til behandling, der kan give normal livslængde," siger han.

"Vi bliver kontaktet af mange forskellige kliniske genetikere, som arbejder med sygdomme fra dværgvækst til mental retardering og muskelsygdomme. De har alle sammen kendskab til en masse mutationer, som er associeret med de forskellige sygdomme. Men de ved ofte ikke, hvilke mutationer der har betydning, og hvilke der ikke har. Det kan vi svare på, hvilket kan være med til at udpege nye lægemiddelmål samt forbedre behandling og genetisk rådgivning til patienterne," forklarer Claus Storgaard Sørensen.

Multiparametric and accurate functional analysis of genetic sequence variants using CRISPR-Select” er udgivet i Nature Genetics. I 2019 tildelte Novo Nordisk Fonden Claus Storgaard Sørensen støtte til projektet ”Novel Compound-based Sensitisation Approach to Radiation Therapy”.

Our genome is the foundation for life that must be guarded to avoid dysfunction and disease. We aim to understand how mammalian cells ensure genome st...

We study how protein kinase cascades activated by extracellular signaling molecules regulate normal cell behaviour and how their dysregulation may cau...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020