Die Assoziationstechnik hat sich nicht immer ausgezahlt – aber ab 2007 stieß die Gensuche auf Sichelzellenanämie. In einer Studie untersuchte beispielsweise ein Team in Italien die DNA von Tausenden Sarden (von denen einige an Beta-Thalassämie litten, einer anderen Hämoglobinerkrankung, die auf der Insel erschreckend häufig vorkommt) sowie von Amerikanern mit Sichelzellenanämie. Als sie die DNA jeder Person mit der Menge an fötalem Hämoglobin verglichen, die jeder hatte, tauchten immer wieder Variationen in einem Gen auf: BCL11A.
Dieses Gen befand sich weit entfernt von den Hämoglobinsequenzen – tatsächlich auf einem völlig anderen Chromosom. Und bis dahin war es vor allem für seinen Zusammenhang mit einigen Krebsarten bekannt. Es war eine völlige Überraschung. „Keine noch so große Sequenzbetrachtung hätte einem sagen können, wonach man suchen muss“, sagt Orkin jetzt. Aber das dröhnende Signal verriet ihnen, dass dies der Kontrollmechanismus sein könnte. Orkin illustriert die Wirkung dieses Hinweises gerne mit einem Zitat von Marcel Proust: „Die einzig wahre Entdeckungsreise besteht nicht darin, neue Landschaften zu suchen, sondern neue Augen zu haben.“
Alle Augen waren jetzt auf uns gerichtet BCL11A. Und sehr schnell zeigten Orkins Schüler und Auszubildende, dass es das fötale Hämoglobin kontrollieren konnte. Tatsächlich handelte es sich um einen Transkriptionsfaktor – eine Art Gen, das andere Gene steuert. Durch Abschalten BCL11A Sie konnten die Produktion von fötalem Hämoglobin in Zellen, die in ihrem Labor wuchsen, wieder ankurbeln – und später, im Jahr 2011, zeigten sie, dass Mäuse auf die gleiche Weise von Sichelzellenanämie geheilt werden konnten. „Das bedeutete: Wenn man einem Patienten dies antun könnte, könnte man ihn heilen“, sagt Orkin.
Beim Menschen würde es jedoch nicht so einfach sein, das Gen ganz auszuschalten. BCL11A Es stellt sich heraus, dass es sich um ein wichtiges Gen handelt, und der Verlust dieses Gens war letztendlich nicht gut für Mäuse. Eine Studie ergab, dass Mäuse, denen es fehlte, größtenteils innerhalb von sechs Monaten starben. Doch dann kam ein weiterer Glücksfall. Diese Hits aus der Sardinien-Studie? Es stellte sich heraus, dass sie sich in einer speziellen Region der USA häuften BCL11A Gen, ein sogenannter „Erythroid-Enhancer“, der nur während der Produktion roter Blutkörperchen aktiv war.
Betrachten Sie es als ein Gaspedal für BCL11A, aber eines, das ausschließlich dann eingesetzt wird, wenn eine Stammzelle rote Blutkörperchen produziert – übrigens eine große Aufgabe, da Ihr Körper jeden Tag ein paar Milliarden produziert. „Es ist absolut zellspezifisch“, sagt Orkin. Und das bedeutete, dass das Gaspedal durcheinander gebracht werden konnte: „Wir waren vom gesamten Genom zu einem einzigen übergegangen [site] die wir therapeutisch nutzen könnten.“
Drogenziel
Der Wechsel war größtenteils eine Frage wissenschaftlicher Neugier gewesen. Doch nun begannen Forscher in Harvard und bei einem Unternehmen, mit dem sie zusammengearbeitet hatten, Sangamo Biosciences, eine Behandlung zu definieren. Sie haben den Enhancer mit allen möglichen schädlichen Bearbeitungen gespickt – „wie ein Haufen BBs“, sagt Bauer, der die Arbeit in Harvard gemacht hat. Schließlich fanden sie die perfekte Lösung: eine einzige störende Bearbeitung, die die Kosten senken würde BCL11A um etwa 70 % und führt somit zu einem Anstieg des fötalen Hämoglobins.
Das Bearbeitungsziel, eine kurze Folge einiger DNA-Buchstaben, erscheint nirgendwo anders im Genom der meisten Menschen. Das ist wichtig, denn sobald es programmiert ist, schneidet CRISPR jedes Mal, wenn es darauf trifft, die passende Zielsequenz aus, unabhängig davon, ob Sie das möchten oder nicht. Das Erstellen unbeabsichtigter zusätzlicher Bearbeitungen gilt als gefährlich, aber Bauer sagt, er habe nur eine solche „Off-Target“-Stelle gefunden, die seiner Schätzung nach in den Genomen von etwa 10 % der Afroamerikaner auftauchen wird. Ihre Position liegt also nicht in einem Gen Versehentliche Änderungen dort dürften keine Rolle spielen. Bauer glaubt, dass das Risiko, was auch immer es sein mag, wahrscheinlich viel geringer ist als die Gefahr, die von einer Sichelzellenanämie ausgeht.
BOSTON KINDERKRANKENHAUS
Es gibt Anzeichen dafür, dass Orkins Labor eine perfekte Bearbeitung gefunden hat – eine, die nicht einfach verbessert werden kann. Seine Einrichtung, das Boston Children’s Hospital, patentierte die Entdeckungen, und später einigten sich CRISPR Therapeutics und Vertex darauf, sie für die Rechte zur Nutzung der Bearbeitung zu zahlen. Sie werden wahrscheinlich auch Lizenzgebühren zahlen, sobald die Behandlung in den Handel kommt. Orkin sagte mir, er glaube, die Unternehmen hätten versucht, eine Alternative zu entwickeln – eine andere, nahegelegene Variante –, seien aber erfolglos gewesen. „Sie haben versucht, etwas Besseres zu finden [one] aber sie konnten nicht“, sagt Orkin. „Wir haben das Ganze.“