Døve mus kan høre efter CRISPR-genterapi
Nyt muse-studie viser, at den revolutionerende CRISPR-teknik er meget lovende som behandling af arvelig døvhed - omend der stadig er behov for forbedringer.
Crispr døve mus høre genteknologi

De behandlede mus i studiet kunne høre - de blev f.eks. skræmt af høje lyde. (Foto: Shutterstock)

CRISPR-revolutionen drøner derudaf. Med den banebrydende gen-redigeringsteknik er det nu lykkedes at teste en behandling på mus mod arveligt betinget døvhed, og resultaterne er meget lovende.

Ved en relativt simpel behandling, hvor nyfødte mus sprøjtes i øret med CRISPR-komponenterne, kan forskerne slukke et 'sygt' gen, der ellers gør både mennesker og mus døve, og derefter vokser musene op i stand til at høre.

»Det er et meget interessant studie. Forestil dig, at man kan indføre de her ting på det rigtige punkt i øret, og så er den potte ude. Det er da helt fantastisk,« siger professor Jacob Giehm Mikkelsen, som selv arbejder med CRISPR-genterapi ved Aarhus Universitet, til videnskab.dk.

En af verdens førende eksperter i forståelsen af den genetiske regulering af ørets udvikling, og vinder af Lundbeckfondens store Hjernepris i 2012, er også begejstret.

»Studiet er et markant skridt fremad i udviklingen af behandlinger mod døvhed,« siger professor ved King's College i London, Karen P. Steel, som ikke selv har deltaget, til videnskab.dk.

»Der er ingen tvivl om at vores patienter håber på en behandling en dag,« siger klinisk genetiker og professor ved Københavns Universitet, Rigshospitalet og Kennedy Centret i København, Lisbeth Tranebjærg, der har arbejdet med diagnostik og forskning i årsager til døvhed i 25 år, men ikke har medvirket i det nye studie.

Historien kort
  • CRISPR gen-redigering kan forhindre arvelig døvhed i en model-mus for en menneskelig sygdom.
  • Studiet ses som et vigtigt skridt mod behandlinger for visse typer arveligt betinget døvhed.
  • Overordnet kan studiet vise vejen for relativt simple virusfri former for genterapi direkte i mennesker.

Kan ikke behandle mennesker endnu

Inden man tænker, at al døvhed nu kan kureres med en simpel indsprøjtning i øret, er det vigtigt at understrege, at forskerne har undersøgt en meget speciel form for arveligt betinget høretab.

»Eksperimenterne viser, at der er basis for yderligere forskning, selvom langtidseffekten er ukendt, og selvom der henstår mange spørgsmål at afklare, herunder hvordan man kan få indsprøjtet stoffet på rette sted, og hvor ofte dette må ske,« siger Lisbeth Tranebjærg.

Forskerne bag det nye studie har samtidig undersøgt effekten på helt nyfødte mus og det vil være mest interessant hvis behandlingen kan foretages på mus, der er voksne.

»Det næste nøgleskridt bliver at se på hørefunktionen, når behandlingen gives senere i udviklingen,« siger Karen Steel.

Studiet er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature, og forskeren bag, professor David Liu ved Harvard University, Broad Institute og

Howard Hughes Medical Institute i USA, medgiver, at der stadig er et stykke vej til behandling i mennesker.

»Men jeg er opmuntret af den imponerende bølge af fremskridt inden for feltet, og vi håber at bygge videre på de her fund med større, mere relevante, dyremodeller såvel som at teste udviklingerne til potentiel behandling for andre arveligt betingede sygdomme,« siger David Liu.

Crispr døve mus høre genteknologi

Desværre er der stadig et stykke vej, før den nye opdagelse kan bruges til at behandle mennesker. Men håbet er, at studiet på sigt kan bruges til behandling af ikke bare døvhed, men også andre arvelige sygdomme. (Foto: Shutterstock)

Banebrydende ny genterapi på vej

Forskningen følger lige i halen på mange andre nye CRISPR-studier, der tilsammen tegner et billede af nært forestående CRISPR-genterapi på mennesker.

»Jeg tror, vi vil se de første CRISPR-behandlinger sidst i 2018 eller i 2019,« siger Jacob Giehm Mikkelsen og peger på immunsygdommen SCID (Severe Combined Immunodeficiency) som den første.

Og der er mange andre på vej, f.eks. også behandlinger mod kræft, muskelsvind og arveligt betinget blindhed.

Nyt studie er banebrydende

De første behandlinger med CRISPR bliver en type behandlinger, hvor man tager celler ud af patientens krop og behandler dem, inden man sætter cellerne tilbage igen.

Her adskiller det nye studie sig ved, at forskerne ændrer cellerne, mens de stadig er inde i kroppen - og det er en langt større udfordring.

Den anden store ting, hvor studiet adskiller sig fra tidligere, er, at forskerne leverer CRISPR-maskineriet til cellerne på en meget enkel måde.

Traditionelt bruger man virus, men i stedet har Liu og kolleger udviklet en metode, hvor de blot pakker de essentielle CRISPR-dele ind i små fedtdråber, som selv finder ind i cellerne, når de sprøjtes ind i øret.

Så studiet er banebrydende, både fordi behandlingen virker direkte i kroppen, systemet er meget simpelt, og fordi forskerne i studiet undgår bekymringer for sikkerheden omkring virus-systemer.

Mutationer i gen spiller rolle for hørelsen

Forskerne har fokuseret på en bestemt form for arvelig døvhed, hvor mennesker begynder at miste hørelsen i barndommen og gradvist bliver fuldstændig døve som 10-15 årige.

Det skyldes mutationer i et gen kaldet Tmc-1, som menes at spille en kritisk rolle i hårcellerne i det indre øre.

Crispr døve mus høre genteknologi

Studiet er banebrydende, blandt andet fordi forskerne ændrer cellerne, mens de stadig er inde i musens øre. (Foto: Shutterstock)

Kort fortalt er hårcellerne de celler, der forvandler lydbølger til elektriske nervesignaler.

Hårcellerne omdanner lydbølgerne til elektriske signaler ved hjælp af hårlignende strukturer, som stritter op fra hårcellernes overflade og bøjer som siv i vandet, når lydbølgerne skyller ind mod øret.

Ved roden af hvert hår danner en samling proteiner en ion-kanal, som omsætter bevægelserne til elektriske ionstrømme.

Det er den kanal, Tmc-1 er en del af.

Brugte døve Beethoven-mus med dominant gen

Liu og kolleger har brugt en dyremodel for den menneskelige lidelse. Modellen kaldes 'Beethoven-musen' efter komponisten Ludwig van Beethoven, der tragisk mistede hørelsen som voksen.

Beethoven blev døv

Ludwig van Beethoven (døbt 17. december 1770 – død 26. marts 1827)

»Som bladene visner og falder om efteråret, sådan er mit liv visnet,« skrev en ulykkelig Ludwig van Beethoven til sin bror, da det gik op for ham, at han var ved at miste hørelsen.

Den verdensberømte komponist oplevede den tragiske skæbne gradvist at blive mere og mere døv, fra han var 26 år, indtil han stort intet kunne høre de sidste 10 år af sit liv.

Han fortsatte med at komponere, men hørte f.eks. aldrig selv et af sine mest berømte stykker musik 'An die Freude' (Til glæden), komponeret i 1823.

Den præcise årsag til Beethovens høretab er uvist med teorier fra blyforgiftning over en infektion til en arveligt betinget lidelse.

Beethoven-musen har en mutation i Tmc-1, hvilket gør den særligt velegnet til studiet.

»Det er en dominant mutation, det vil sige, at blot én mutant-kopi af Tmc-1 genet fører til fremskridende tab af hørelsen hos både mus og mennesker - også selv om dyret eller mennesket samtidig har en normal kopi af Tmc-1 genet,« siger David Liu og henfører dermed til, at at vi har to kopier af Tmc-1 - en fra hver forælder. 

De molekylære detaljer er langt fra forstået til bunds, men pointen er, at musene har en 'syg' og en rask kopi af Tmc-1, så Liu og kolleger kan nøjes med at fjerne det syge gen, hvilket er meget enklere end at rette mutationen.

CRISPR/Cas9 var ideelt værktøj

CRISPR/Cas9 genredigeringsværktøjet er ideelt til opgaven - det består kort fortalt af en DNA-saks med en RNA-'guide', som placerer saksen på arvematerialet, hvor den skal klippe.

Kunsten er at designe 'guiden' rigtigt, så DNA-saksen klipper præcist. Ikke mindst i det her tilfælde, hvor det normale og det syge gen kun adskiller sig af ét enkelt DNA-bogstav.

»Jeg ville nok have været ret skeptisk over for, om det virkede på forhånd,« siger Jacob Giehm Mikkelsen.

Normalt vil forskerne også have en skabelon med, som cellen bruger til at reparere DNA'et efter, men den har Liu og kollegerne sparet væk, fordi de ikke skulle korrigere det dominante Tmc-1-gen, men ødelægge det.

I cellekulturer testede Liu og kollegerne fire forskellige 'guides' og fandt én som virkede rigtig godt.

Crispr døve mus høre genteknologi

Tegning viser princippet for genterapi mod arvelig døvhed i mus. En gul fedtdråbe med genredigeringsmaskineriet finder selv vej ind i cellekernen på hårceller i det indre øre. Med crispr-cas9 klippes den dominante mutant Tmc-1 (rød) i stykker, mens det normale gen (hvid) efterlades urørt. Herefter danner hårcellerne kun det normale protein, og forskerne viser, at det er nok til at hindre hårcellerne i gradvist at visne bort i de voksne mus, og at de er i stand til at høre. (Illustration: Nature)

Døve mus kunne forskrækkes af høje lyde

Men den store test var, om det kunne ændre noget i musene.

De pakkede 'guiden' og 'saksen' ind i mikroskopiske fedtpartikler kaldet liposomer og sprøjtede så meget (eller lidt), der kunne være, ind i ørerne på små, nyfødte Beethoven-museunger.

Herefter ventede de.

»Vi blev vildt begejstrede - specielt da vi så, at hørelsen var bevaret i det injicerede øre men ikke i det uinjicerede øre på den samme mus, og især, fordi vi ikke anede, hvor godt de lovende celle-resultater ville overføres til levende mus,« siger David Liu.

Studiet gik over al forventning, og hårcellerne, som ellers ville være visnet væk, overlevede i de ører, som havde fået liposompakkerne i fedtdråberne, og så normale ud, både i form og antal.

Hvad vigtigere var, at forskerne kunne vise, at de behandlede mus også kunne høre - de blev f.eks. skræmt af høje lyde, som Beethoven-mus normalt slet ikke reagerer på, og også mere sofistikerede test bekræftede, at hørelsen var markant forbedret.

Genterapi mod 5.000 sygdomme

Overordnet er studiet et vigtigt skridt frem på vejen mod behandlinger for mere end 5.000 forskellige sygdomme, der skyldes mutationer i et enkelt gen.

Selv om man har kendt de genetiske årsager, er det først nu, at den viden kan omsættes til behandling, og det satses der stort på over hele verden.

»Der er i den grad investeret i det her CRISPR-genterapi, så jeg er ikke i tvivl om, at vi ser de første behandlinger snart,« siger Jacob Giehm Mikkelsen.

»Vi ser også, at flere og flere læger bliver interesserede i det her, så de, der behandler, synes også, det er spændende - ikke kun os, der laver det basale i laboratorierne.«

Lægerne arbejder med musemodeller på vej mod behandlinger

Professor Lisbeth Tranebjærg ved Københavns Universitet, Rigshospitalet og Kennedy Centret i København fortæller, at behandlerne ofte begynder med at identificere den genetiske årsag til hørenedsættelse.

»Det er altafgørende først at påvise, hvilken mutation(er) i hvilket gen, der er årsagen. Til dato kender man langt over 100 gener, og der er fortsat mange, som ikke er identificeret,« siger Lisbeth Tranebjærg.

Hun fortæller, at de hurtige og avancerede  DNA-kortlægningsmetoder i dag giver lægerne mulighed for at finde den præcise molekylærgenetiske årsag i op imod halvdelen af familier med dominant hørenedsættelse.

Øret er et komplekst organ, hvorfor årsagen til døvhed kan være knyttet til forskellige dele af funktionen af det indre øre. Så ved at identificere den præcise arvelige årsag arbejder lægerne hen imod såkaldt personlig medicinsk behandling.

Musemodeller er en god start

I forskningen og bestræbelserne på at udvikle og designe behandling anvendes ofte musemodeller, da mange gener har samme funktion hos mus og mennesker.

»Det betyder, at der er mange hørenedsættelsesgener, hvor der findes glimrende musemodeller,« siger Lisbeth Tranebjærg.

»Men det betyder dog ikke, at en eventuel avanceret behandling, som har vist sig at være effektiv omkring bedring eller bevarelse af hørelse, direkte kan overføres til mennesker. Men det er et vigtigt startpunkt for videre muligheder for behandling hos mennesker med samme type årsag til hørenedsættelse.«

Ugens Podcast

Lyt til vores ugentlige podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.