Så fungerar genterapi

Genterapier används för att behandla genetiska sjukdomar och tillhör gruppen avancerade läkemedel. De definieras av att DNA eller RNA ges till patienten i syfte att reglera, reparera, ersätta, addera eller ta bort en gen som orsakar sjukdom. Genterapi utförs i somatiska celler och de genetiska modifikationerna blir därmed inte ärftliga.

 

Det finns tre huvudsakliga kategorier av genterapier:

  • De som baseras på att en ny gen tillförs med hjälp av en virusvektor.
  • De som baseras på att korta syntetiska oligonukleotider styr uttrycket av gener.
  • De som baseras på genomredigering med metoder som t.ex. CRISPR/Cas9.

Att utveckla säkra och effektiva genterapier och få dem godkända för klinisk användning, har tagit forskarvärlden lång tid. Inom EU har nio genterapier ur den första kategorin godkänts och sju ur den andra. Flera kliniska prövningar pågår också där genomredigering med till exempel gensaxen CRISPR/Cas9 används, men ännu är ingen godkänd. Trots att utvecklingen gått långsamt så verkar det nu våras för genterapier och många testas nu kliniskt i mindre patientgrupper. Forskare har främst fokuserat på att utveckla genterapier för sjukdomar som orsakas av mutationer i en enda gen, och för olika cancersjukdomar. De genterapier som utvecklas för att behandla cancer är så kallade CAR-T-cellterapier – som både är en form av genterapi och immunterapi.

Illustration av hur genterapi kan gå till.
Vid en ex vivo genterapi tas celler ut från patienten och modifieras med en ny gen innan de återförs. Den nya genen förs in i cellerna med hjälp av virusvektorer. Illustration och copyright: Gunilla Elam

En ny gen sätts in i patientens celler

Vid den vanligaste formen av genterapi förs en ny gen in i ett urval av patientens celler för att kompensera för en muterad gen som orsakar sjukdom. Genterapin kan liknas vid en transplantation där en ny gen förs in i kroppen istället för ett nytt organ. Syftet är att genterapin bara ska behöva ges en gång. Det är vanligast att celler modifieras ex vivo. Det innebär att de isoleras från till exempel ett blodprov eller benmärgsprov från patienten, modifieras med en ny gen innan de återförs. När genen börjar uttryckas, så startar tillverkningen av ett fungerande protein. Det finns också genterapier där en ny gen tillförs celler in vivo, det vill säga när de fortfarande finns i patientens kropp. Då injiceras den nya genen med dess vektor (transportör) direkt i det organ som skall behandlas. När de modifierade cellerna delar sig så kopieras först allt DNA – inklusive den nya genen.

Ett exempel på en genterapi som utförs ex vivo:

Strimvelis är en genterpi som utvecklats för en form av svår kombinerad immunbrist som heter SCID-ADA. Sjukdomen orsakas av en mutation i genen ADA som gör att det bildas för lite av ett enzym som behövs för att bygga upp ett normalt immunförsvar. Vid den genterapi som utvecklats för att behandla SCID-ADA tas stamceller från patienten och modifieras med en ny ADA-gen i laboratoriet. När cellerna återförs gör den nya genen att enzymet börjar tillverkas och patienterna bygger upp ett normalt immunförsvar.

Ett exempel på en genterapi som utförs in vivo:

Det enda exemplet på en in vivo genterapi som är godkänd inom EU är Luxturna som är en behandling för retinal dystrofi, en form av ärftlig blindhet. Sjukdomen beror på en mutation i genen PRE65 som leder till en brist på ett viktigt enzym. Genterapin ges som en injektion i ögats näthinna (retina) där det levererar en funktionell RPE65-gen som översätts till ett funktionellt enzym. Effekten av genterapin har varit olika men för de flesta förbättras synen efter behandlingen.

Avväpnade virus för in den nya genen i cellen

bild av ett virus.

För att den nya genen ska komma på plats inne i cellen används virusvektorer, som också kallas virala vektorer. Redan på 60-talet upptäckte forskare att virus, förutom att ta sig in i våra celler, även har förmågan att foga in sitt eget genetiska material i vårt genom. När virusets fått sina gener på plats så börjar våra celler att tillverka virusets proteiner. Viruset kan inte tillverka proteiner själva utan behöver kapa någon annans maskiner. Vårt, eller an annan art som de infekterar.

Forskare förstod snabbt att det går att använda virus för att foga in andra gener i genomet. Viruset används som då som en vektor, eller transportör. När en gen förs in i en cell med hjälp av en virusvektor kallas det för transduktion. De virus som används för att modifiera genomet hos andra arter, är själva modifierade och har avväpnats. Det innebär att de inte kan sprida sig eller orsaka sjukdom längre, utan består bara ett hölje som innehåller de verktyg som behövs för att ta sig in i celler och foga in gener – plus den gen som virusvektorn ska transportera. De vanligaste vektorerna kommer från retrovirus och adenovirus.

Oligonukleotider som tystar gener

En annan form av läkemedel som enligt vissa definitioner räknas som genterapier baseras på korta bitar av syntetiska RNA-sekvenser som kallas oligonukleotider. Med oligonukleotider kan gener ”tystas” så att de inte översätts till ett protein utan att arvsmassan förändras.

I ett första steg när en gen översätts till ett protein så bildas en kopia av genen i form av ett budbärar-RNA (mRNA). Med mRNA:t transporteras genens instruktioner till cellens proteinfabriker, ribosomerna. En typ av oligonukleotid som används som läkemedel är ett så kallat antisens som kan designas för att binda komplementärt till ett visst mRNA. När ett antisens binder till ”sitt” mRNA så inaktiveras det och tar sig aldrig till proteinfabriken. En annan typ av oligonukleotid är interfererande RNA (på eng. small interfering RNA, siRNA) som istället bryter ner mRNA:t innan det hinner översätts till ett protein.

För en sjukdom som heter ärftlig transtyretinamyloidos som även kallas ”Skelleftesjukan”, finns två tillgängliga läkemedel som bygger på oligonukleotider. Sjukdomen orsakas av en mutation som gör att proteinet transtyretin byggs upp felaktigt och klumpar ihop sig och lagras i olika vävnader. Inlagringen skadar bland annat nerver, hjärtat, ögonen och njurarna. På sikt leder sjukdomen till en progressiv funktionsnedsättning som kan vara livshotande. I det ena läkemedlet används siRNA och i den andra ett antisens, men båda stänger av tillverkningen av transtyretin. Behandlingarna ges regelbundet med några veckors mellanrum.

Immunterapi kan vara genterapi

Illustration av en T-cell som attackerar en cancercell
En T-cell som attackerar en tumörcell.

Till genterapier räknas också en typ av cancerbehandlingar som heter CAR-T-cellterapier. De räknas också som en immunterapi eftersom patientens egna immunceller (T-celler) modifieras så att de bättre känner igen och dödar cancerceller. T-cellerna modifieras med en gen som kodar för chimär antigen receptor och som förkortas CAR. Med CAR blir T-cellerna bättre på att upptäcka cancercellerna via ett specifikt protein som finns på cancercellernas utsida. Ibland modifieras T-cellerna ytterligare för att höja deras reaktivitet på cancerceller.

Gensaxar kan redigera befintligt DNA

Med gensaxar som till exempel CRISPR/Cas9 är det möjligt att med hög precision redigera mutationer istället för att föra in en ny gen. Teknikerna kan också användas till att föra in nya gener. Ännu finns inga CRISPR-baserade genterapier på marknaden men en handfull har nått klinisk prövning i USA och Kina som är världsledande inom genomredigering. De inkluderar genterapier för behandling mot hemoglobinsjukdomar, ärftlig blindhet, HIV och olika typer av cancer. Den kliniska prövning som kommit längst testar en CRISPR/Cas9-baserad genterapi mot hemoglobinsjukdomarna sicklecellanemi och beta thalassemi. Under 2020 kom nyheten att genterapin gett en positivt behandlingseffekt. Det var första gången som forskare visat att en CRISPR/Cas9-baserad genterapi fungerar. Här finns en mer utförlig text om den studien.

Genterapi utförs i somatiska celler och är därför inte ärftlig

När man talar om genterapi är det viktigt att skilja på vilka slags celler som används, eftersom det avgör om genmodifieringen blir ärftlig eller inte. Det avgör också om den är laglig eller inte. Den form av genterapi som används i behandlingar idag är så kallad icke-ärftlig, eller somatisk genterapi. Det innebär att somatiska celler modifieras med en ny gen. Eftersom somatiska celler inte är inblandade i reproduktionen påverkas bara den enskilda individen och den nya genen ”stannar” i patienten och överförs inte till nästa generation.

När könsceller (ägg, spermier) eller befruktade ägg modifieras kallas det för ärftlig, eller zygotisk, genterapi. När könsceller smälter samman vid befruktningen och en ny individ bildas, kan genetiska modifieringar i dessa celler överföras till avkomman. Zygotisk genterapi är inte lagligt att utföra. Det är dock tillåtet att forska på ägg som befruktats in vitro upp till 14 dagar efter befruktningen. Det är viktigt att påpeka att de modifierade äggen inte får föras in i en kvinnas livmoder där de kan leda till en graviditet.

Referenser

Visa referenslista Dölj referenslista