Forskare i Kina har använt CRISPR-genredigerande teknik för att behandla en patient med HIV, men det botade inte patienten, enligt en ny studie.
Verket, publicerat idag (11 september) i The New England Journal of Medicine, markerar första gången detta specifika genredigeringsverktyg har använts i en experimentell HIV-terapi, enligt författarna, från Peking University i Peking.
Även om behandlingen inte kontrollerade patientens HIV-infektion, verkade terapin säker - forskarna upptäckte inte några oavsiktliga genetiska förändringar, som tidigare varit en oro med genterapier.
Experter berömde arbetet som ett viktigt första steg mot att kunna använda CRISPR, ett verktyg som gör det möjligt för forskare att exakt redigera DNA, för att hjälpa patienter med HIV.
"De gjorde ett mycket innovativt experiment på en patient, och det var säkert", säger Dr Amesh Adalja, en specialist på infektionssjukdomar och seniorforskare vid The Johns Hopkins Center for Health Security i Baltimore, som inte var involverad i studien. "Det bör ses som en framgång."
Den nya studien skiljer sig mycket från det oberoende, kontroversiella fallet av en kinesisk forskare som använde CRISPR för att redigera tvillingarnas tvillingar i ett försök att göra dem resistenta mot HIV. I så fall redigerade den kinesiska forskaren DNA från embryon, och dessa genändringar kan överföras till nästa generation. I den nya studien gjordes DNA-redigeringarna i vuxna celler, vilket innebär att de inte kan vidarebefordras.
Studien involverade en enda patient med HIV som också hade utvecklat leukemi, en typ av blodcancer. Som ett resultat behövde patienten en benmärgstransplantation. Så forskarna använde denna möjlighet för att redigera DNA i stamceller från benmärg från en givare innan de transplanterade cellerna i patienten.
Specifikt använde forskarna CRISPR för att ta bort en gen känd som CCR5, som ger instruktioner för ett protein som sitter på ytan av vissa immunceller. HIV använder detta protein som en "port" för att komma in i cellerna.
Den lilla andelen människor som naturligtvis har en mutation i CCR5-genen är resistenta mot HIV-infektion.
Dessutom trodde de enda två människorna i världen att ”botas” av hiv - känd som Berlin-patienten och London-patienten - att viruset till synes eliminerades från sina kroppar efter att ha fått benmärgstransplantationer från givare som hade den naturliga CCR5-mutationen .
Men eftersom det kan vara svårt att hitta benmärgsdonatorer med denna specifika mutation, antog forskarna att genetiskt redigerade givarceller kan ha samma effekt.
En månad efter att patienten fick transplantationen var hans leukemi i fullständig remission. Tester visade också att de genetiskt redigerade stamcellerna kunde växa i kroppen och producera blodceller. Dessa genetiskt redigerade celler kvarstod i patientens kropp under hela 19 månader som han följdes.
Dessutom såg forskarna inga "off-target" -effekter av CRISPR-genredigering, vilket innebär att verktyget inte införde genetiska förändringar på platser där det inte var avsett eller kunde orsaka problem.
Men när patienten kort slutade prata sina HIV-mediciner som en del av studien, ökade nivåerna av viruset i kroppen, och han var tvungen att börja ta sin medicin igen. Detta svar var till skillnad från det hos patienterna i Berlin och London, som kunde förbli HIV-fria utan att ta mediciner.
Det låga svaret hos Peking-patienten inträffade troligtvis delvis eftersom genredigeringsprocessen inte var särskilt effektiv. Med andra ord kunde forskarna inte ta bort CCR5-genen i alla givarceller.
Fortfarande, "vi tror att denna strategi en lovande strategi för genterapi" för HIV, berättade seniorförfattaren Hongkui Deng, professor i cellbiologi vid Peking University, till Live Science.
Ett potentiellt sätt att förbättra genredigeringsprocessen skulle vara att börja med så kallade pluripotenta stamceller, som har potential att bilda vilken celltyp som helst i kroppen, säger Deng. Forskarna skulle redigera dessa celler med CRISPR för att inaktivera CCR5 och sedan koaxera cellerna till att bli de blodstamceller som används för benmärgstransplantationer. Denna strategi kan leda till att ett större antal donatorceller har den redigerade CCR5-genen, sade Deng.
Det är viktigt att notera att denna typ av genterapibehandling endast var möjlig eftersom patienten också råkade behöva en benmärgstransplantation, och det är därför inte något som kan tillämpas i sin nuvarande form på den genomsnittliga HIV-patienten.
"Dessa är inte vanliga individer med HIV," sa Adalja till Live Science. "Det här är människor som har HIV och som också har ett behov av en benmärgstransplantation," sade han. Adalja tillade att en benmärgstransplantation kan vara ett farligt förfarande.
Även om CCR5-mutationen skyddar mot HIV, tyder vissa studier på att den genetiska modifieringen kan ha andra skadliga effekter. Till exempel fann en studie som publicerades tidigare i år att den naturliga CCR5-mutationen var kopplad till en ökad risk för tidig död. Men forskarna noterar att de med sin HIV-behandling modifierar CCR5-genen endast i blodstamceller, vilket inte skulle påverka CCR5-genen i andra vävnader i kroppen.
I en redaktion som åtföljde studien sa Dr. Carl June, chef för Center for Cellular Immunotherapies vid University of Pennsylvania Perelman School of Medicine, att framtida forskning som använder CRISPR för HIV bör följa deltagare under ännu längre perioder, eftersom skadliga effekter från genen terapi, som cancer, kan ta flera år att dyka upp. Juni, som inte var involverad i den nya studien, genomförde tidigare genterapi för HIV, men inte med CRISPR.
