De mutationer som leder till tumörinitiering och progression är fortfarande inte helt kända trots intensiva och omfattande studier de senaste tio åren. Då CRISPR kan rikta sig mot flera mutationer i taget kan tekniken användas för att modellera komplexa genetiska sjukdomar som just cancer (44), vilket kan öka vår förståelse för hur cancer uppstår. CRISPR kan komma att bli viktig inom cancerforskningen också för att
identifiera lämpliga läkemedelsmål. Enligt Zhan et al, kommer det i framtiden att finnas poolade CRISPR screens med en omfattande uppsättning av gener för de flesta
cancercellslinjerna. Tillsammans med redan tillgänglig information om
cancercellslinjers olika genetiska och epigenetiska egenskaper kommer det möjliggöra och underlätta upptäckten av nya läkemedelsmål (3). Förhoppningsvis kan cancerterapi bli mer specifik och effektiv genom CRISPR-Cas9.
Även andra Cas-enzymer än Cas9 kan komma att bli aktuella för genredigering. Cas9 är ett stort protein vilket inte är helt praktiskt i alla lägen (50). Alldeles nyligen (april 2019) har forskare kunnat visa att Cas3 kan användas i mänskliga celler. Cas3 raderar långa sekvenser i DNAt och förhoppningen är att den ska kunna användas för att bland annat studera de 98% av vår arvsmassa som inte kodar för gener för att se vilka
funktioner dessa har. En annan tanke är att Cas3 ska kunna radera DNA-sekvenser som egentligen tillhör virus som inkorporerat sitt genom i vårt, t ex EBV och hepatit B virus (51).
4.6 Slutsats
Det verkar som att CRISPR-Cas-systemet kommer att kunna användas på flera sätt i kampen mot cancer. Systemet underlättar och påskyndar arbetet med att förstå tumörers olika biologi och på så sätt finna nya läkemedelsmål. Det kan också genredigera
autologa T-celler vid cancerbehandling och inom en snar framtid kanske CRISPR-Cas kan tillverka universella celler vilket kan bredda användningen av CAR-T-cellsterapi. Trots vissa problem med Cas9s specificitet kommer troligtvis CRISPR-Cas att bli så specifikt att det kommer att kunna redigera i könscellslinjen. Detta kan komma att nyttjas för att t ex redigera gener som kan orsaka olika sjukdomar, som GHR för att minska risken för cancerutveckling.
En av de största utmaningarna med CRISPR är leverans in vivo pga Cas9s aktivitet utanför det önskade målområdet. Flera olika leveransmetoder har testats men ännu har alla uppvisat vissa svagheter vilket gör att de inte kan tillämpas kliniskt. Däremot går
det bra att redigera med CRISPR-Cas9 ex vivo eftersom det då går att analysera det redigerade genomet för att identifiera off-target-aktivitet så att skadade genom inte administreras till patienter.
Snart kommer publikationer på resultaten från de första kliniska studierna och det kommer att bli väldigt intressant att se om dessa resultat bekräftar de initiala förväntningarna på genredigeringsverktyget.
Referenser
1. IARC - INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER 2019 [cited 2019 0104]. Available from: https://www.iarc.fr/.
2. Wu HY, Cao CY. The application of CRISPR-Cas9 genome editing tool in cancer immunotherapy. Brief Funct Genomics. 2018.
3. Zhan T, Rindtorff N, Betge J, Ebert MP, Boutros M. CRISPR/Cas9 for cancer research and therapy. Semin Cancer Biol. 2018.
4. Charpentier E. CRISPR-Cas9: how research on a bacterial RNA-guided mechanism opened new perspectives in biotechnology and biomedicine. EMBO Mol Med.
2015;7(4):363-5.
5. Cyranoski D. CRISPR gene-editing tested in a person for the first time. Nature.
2016;539(7630):479.
6. Hille F, Charpentier E. CRISPR-Cas: biology, mechanisms and relevance. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2016;371(1707).
7. Amitai G, Sorek R. CRISPR-Cas adaptation: insights into the mechanism of action.
Nat Rev Microbiol. 2016;14(2):67-76.
8. Gasiunas G, Sinkunas T, Siksnys V. Molecular mechanisms of CRISPR-mediated microbial immunity. Cell Mol Life Sci. 2014;71(3):449-65.
9. Ledford H. Five big mysteries about CRISPR´s origin2017 [cited 2019 February];
541(7637). Available from: https://www.nature.com/news/five-big-mysteries-about-crispr-s-origins-1.21294.
10. Jiang F, Doudna JA. CRISPR-Cas9 Structures and Mechanisms. Annu Rev Biophys. 2017;46:505-29.
11. Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA, Charpentier E. A
programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity.
Science. 2012;337(6096):816-21.
12. Doudna J, Sternberg S. Sprickan i skapelsen: genredigering och människans makt över evolutionen: Volante, Stockholm; 2018.
13. Zhou Q, Zhan H, Liao X, Fang L, Liu Y, Xie H, et al. A revolutionary tool:
CRISPR technology plays an important role in construction of intelligentized gene circuits. Cell Prolif. 2018:e12552.
14. Wu X, Kriz AJ, Sharp PA. Target specificity of the CRISPR-Cas9 system. Quant Biol. 2014;2(2):59-70.
15. Çiçek YA, Luther DC, Kretzmann JA, Rotello VM. Advances in CRISPR/Cas9 Technology for in Vivo Translation. Biol Pharm Bull. 2019;42(3):304-11.
16. Zheng T, Hou Y, Zhang P, Zhang Z, Xu Y, Zhang L, et al. Profiling single-guide RNA specificity reveals a mismatch sensitive core sequence. Sci Rep. 2017;7:40638.
17. Zhang XH, Tee LY, Wang XG, Huang QS, Yang SH. Off-target Effects in CRISPR/Cas9-mediated Genome Engineering. Mol Ther Nucleic Acids. 2015;4:e264.
18. Xia AL, He QF, Wang JC, Zhu J, Sha YQ, Sun B, et al. Applications and advances of CRISPR-Cas9 in cancer immunotherapy. J Med Genet. 2019;56(1):4-9.
19. Chmielewski M, Hombach AA, Abken H. Antigen-Specific T-Cell Activation Independently of the MHC: Chimeric Antigen Receptor-Redirected T Cells. Front Immunol. 2013;4:371.
20. Hagberg H. CAR-T-celler, immunologisk behandling Internetmedicin.se:
Internetmedicin.se; 2018 [cited 2019 Februari 27]. Available from:
https://www.internetmedicin.se/page.aspx?id=7165.
21. Hu W, Zi Z, Jin Y, Li G, Shao K, Cai Q, et al. CRISPR/Cas9-mediated PD-1 disruption enhances human mesothelin-targeted CAR T cell effector functions. Cancer Immunol Immunother. 2018.
22. Rupp LJ, Schumann K, Roybal KT, Gate RE, Ye CJ, Lim WA, et al.
CRISPR/Cas9-mediated PD-1 disruption enhances anti-tumor efficacy of human chimeric antigen receptor T cells. Sci Rep. 2017;7(1):737.
23. Trysell K. Fritt fram för CAR-T-cellsterapi vid blodcancer hos barn Läkartidningen: Läkartidningen; 2019 [cited 2019 maj 24]. Available from:
http://www.lakartidningen.se/Aktuellt/Nyheter/2019/05/Fritt-fram-for-CAR-T-cellsterapi-vid-blodcancer-hos-barn/.
24. Wang K, Wei G, Liu D. CD19: a biomarker for B cell development, lymphoma diagnosis and therapy. Exp Hematol Oncol. 2012;1(1):36.
25. Legut M, Dolton G, Mian AA, Ottmann OG, Sewell AK. CRISPR-mediated TCR replacement generates superior anticancer transgenic T cells. Blood. 2018;131(3):311-22.
26. Su S, Hu B, Shao J, Shen B, Du J, Du Y, et al. CRISPR-Cas9 mediated efficient PD-1 disruption on human primary T cells from cancer patients. Sci Rep. 2016;6:20070.
27. Ernberg I. Behandling av Epstein-Barr virusrelaterade sjukdomar
Epstein-Barr virus: Patogenes Svenska Läkaresällskapet: Referensgruppen för antiviral terapi (RAV) Svenska Läkaresällskapet; 2012 [cited 2019 Mars 3]. Available from:
https://www.sls.se/globalassets/rav/rekommendationer/bakgrundsdokumentation-epstein-20130923.pdf.
28. Su S, Zou Z, Chen F, Ding N, Du J, Shao J, et al. CRISPR-Cas9-mediated disruption of PD-1 on human T cells for adoptive cellular therapies of EBV positive gastric cancer. Oncoimmunology. 2017;6(1):e1249558.
29. Kelton W, Waindok AC, Pesch T, Pogson M, Ford K, Parola C, et al.
Reprogramming MHC specificity by CRISPR-Cas9-assisted cassette exchange. Sci Rep. 2017;7:45775.
30. Ren J, Liu X, Fang C, Jiang S, June CH, Zhao Y. Multiplex Genome Editing to Generate Universal CAR T Cells Resistant to PD1 Inhibition. Clin Cancer Res.
2017;23(9):2255-66.
31. Thomas R, Al-Khadairi G, Roelands J, Hendrickx W, Dermime S, Bedognetti D, et al. NY-ESO-1 Based Immunotherapy of Cancer: Current Perspectives. Front Immunol.
2018;9:947.
32. Wang L, Zheng W, Liu S, Li B, Jiang X. Delivery of CRISPR/Cas9 by Novel Strategies for Gene Therapy. Chembiochem. 2019;20(5):634-43.
33. Bao X, Meng G, Zhang Q, Liu L, Wu H, Du H, et al. Elevated serum complement C3 levels are associated with prehypertension in an adult population. Clin Exp
Hypertens. 2017:1-8.
34. Li L, Song L, Liu X, Yang X, Li X, He T, et al. Artificial Virus Delivers CRISPR-Cas9 System for Genome Editing of Cells in Mice. ACS Nano. 2017;11(1):95-111.
35. Wang P, Zhang L, Xie Y, Wang N, Tang R, Zheng W, et al. Genome Editing for Cancer Therapy: Delivery of Cas9 Protein/sgRNA Plasmid via a Gold
Nanocluster/Lipid Core-Shell Nanocarrier. Adv Sci (Weinh). 2017;4(11):1700175.
36. Kim SM, Yang Y, Oh SJ, Hong Y, Seo M, Jang M. Cancer-derived exosomes as a delivery platform of CRISPR/Cas9 confer cancer cell tropism-dependent targeting. J Control Release. 2017;266:8-16.
37. Haapaniemi E, Botla S, Persson J, Schmierer B, Taipale J. CRISPR-Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response. Nat Med. 2018;24(7):927-30.
38. Ihry RJ, Worringer KA, Salick MR, Frias E, Ho D, Theriault K, et al. p53 inhibits CRISPR-Cas9 engineering in human pluripotent stem cells. Nat Med. 2018;24(7):939-46.
39. Kosicki M, Tomberg K, Bradley A. Repair of double-strand breaks induced by CRISPR-Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements. Nat Biotechnol.
2018;36(8):765-71.
40. Lin Y, Cradick TJ, Brown MT, Deshmukh H, Ranjan P, Sarode N, et al.
CRISPR/Cas9 systems have off-target activity with insertions or deletions between target DNA and guide RNA sequences. Nucleic Acids Res. 2014;42(11):7473-85.
41. Stein R. Doctors In China Lead Race To Treat Cancer By Editing Genes National Public Radio: National Public Radio; 2018 [cited 2019 mars 17]. Available from:
https://www.npr.org/sections/health-shots/2018/02/21/585336506/doctors-in-china-lead-race-to-treat-cancer-by-editing-genes.
42. Fellmann C, Gowen BG, Lin PC, Doudna JA, Corn JE. Cornerstones of CRISPR-Cas in drug discovery and therapy. Nat Rev Drug Discov. 2017;16(2):89-100.
43. Baylis F, McLeod M. First-in-human Phase 1 CRISPR Gene Editing Cancer Trials:
Are We Ready? Curr Gene Ther. 2017;17(4):309-19.
44. Shah SZ, Rehman A, Nasir H, Asif A, Tufail B, Usama M, et al. Advances In Research On Genome Editing Crispr-Cas9 Technology. J Ayub Med Coll Abbottabad.
2019;31(1):108-22.
45. Glass Z, Lee M, Li Y, Xu Q. Engineering the Delivery System for CRISPR-Based Genome Editing. Trends Biotechnol. 2018;36(2):173-85.
46. Lee K, Conboy M, Park HM, Jiang F, Kim HJ, Dewitt MA, et al. Nanoparticle delivery of Cas9 ribonucleoprotein and donor DNA. Nat Biomed Eng. 2017;1:889-901.
47. Chira S, Gulei D, Hajitou A, Berindan-Neagoe I. Restoring the p53 'Guardian' Phenotype in p53-Deficient Tumor Cells with CRISPR/Cas9. Trends Biotechnol.
2018;36(7):653-60.
48. Doudna J, Sternberg S. Sprickan i skapelsen. Genredigering och människans makt över evolutionen. 1 ed: Volante; 2018. 322 p.
49. Universitet U. Möjligheter och risker med CRISPR/Cas9: Kulturella och etiska perspektiv på den nya gentekniken Umeå Universitet2017 [cited 2019 1 maj]. Available from: https://www.umu.se/forskning/projekt/mojligheter-och-risker-med-crisprcas9-kulturella-och-etiska-perspektiv-pa-den-nya-gentekniken/.
50. Björk I. Möjligheter och risker med den nya "gensaxen" Vetenskap och Hälsa2016 [cited 2019 1 maj]. Available from: http://www.vetenskaphalsa.se/mojligheter-och-risker-med-den-nya-gensaxen/.
51. Olsson M. Ny medlem i CRISPR-familjen Genetiknämnden2019 [cited 2019 4 maj]. Available from: https://www.genteknik.se/ny-familjemedlem-i-crispr-familjen-raderar-dna/.