Vad kan genredigeringstekniken
(CRISPR/Cas9) innebära för patienter
med svåra ärftliga sjukdomar?
Emma Tham, med dr, specialist i klinisk genetik vid
Karolinska Universitetssjukhuset
Banbrytande forskning med etiska dilemman –
genredigeringstekniken (CRISPR/Cas9)
Datum: onsdagen den 4 november kl. 10-15.30
Får vi genetiskt designa våra framtida barn?
2
Liang P … Huang J, Mar 2015 Protein & Cell; HBB
Vad kan genredigeringstekniken (CRISPR/Cas9) innebära
för patienter med svåra ärftliga sjukdomar?
En miljöfaktor
En gen fungerar inte
sjukdom/död
Sjukdom
Ärftlig sjukdom
Vanliga sjukdomar
(Cancer
Hjärtinfarkt
Diabetes)
Miljö-orsakad
Vad kan genredigeringstekniken
(CRISPR/Cas9) innebära för patienter
med svåra ärftliga sjukdomar?
4
Vilka möjligheter kan genredigering öppna för
familjer med svåra ärftliga sjukdomar?
Genredigering på
1. kroppsceller hos en sjuk individ
2. stamceller hos en sjuk individ
3. könsceller/embryon från en frisk (eller sjuk) individ med syfte att påverka
nästa generation
5
1. Genredigering på kroppsceller
– behandling av ärftliga sjukdomar
Kroppens celler
-
blodceller
-
leverceller
In vivo
6
2. Genredigering på kroppsceller
som redigeras ex vivo
– Vanliga celler
Eller
– Stamceller
Ex vivo
Risk att dessa celler implanteras i flera organsystem inklusive
äggstockar/testiklar och då blir en genredigering av könsceller
7
3. Genredigering på embryon
– möjligheter vid ärftliga sjukdomar
Embryon
Påverkar framtida generationer
Hur skiljer sig genredigering från dagens alternativ?
8
Vilka preventiva möjligheter erbjuds till familjer med
ärftliga sjukdomar idag?
Känd sjukdom i familjen – riktad diagnostik eller åtgärd
– Spermiedonation eller äggdonation
– Adoption
– Invasiv fosterdiagnostik med möjlighet till avbrytande av graviditeten
– Pre-implantatorisk genetisk diagnostik (PGD)
9
Skillnader i sjukdomsgenetik
PGD
Genredigering-CRISPR/Cas9
– Allvarlig ärftlig sjukdom som
innebär en hög risk för
att få ett barn med en genetisk
sjukdom eller skada.
– Allvarlighetsgrad och risknivå
ej definierade.
– Kan användas för monogena
sjukdomar OCH kromosomala
sjukdomar
– Kan användas för monogena
sjukdomar
– Använt sedan 1990
– Långtidseffekter okända
10
Skillnader i teknik
PGD
Genredigering-CRISPR/Cas9
– Kräver provrörsbefruktning och
viabla embryon. 30% lyckade
födslar
– Kräver provrörsbefruktning och
viabla embryon. 30% lyckade
födslar?
– Kan inte användas för
nymutationer
– Kan inte användas för
nymutationer
– Kan använda PGD för flera
sjukdomar samtidigt
– Kan redigera flera olika gener
samtidigt
– Måste ha fått ett sjukt barn för
att PGD skall kunna tas fram
– Behöver inte ha haft ett sjukt barn
– Mycket specifik diagnostik
– Risk för att andra gener redigeras
av misstag
(men hur vet man om risken att få ett sjukt barn)
– Kan användas om PGD
misslyckas tekniskt eller inte kan
användas av religiösa skäl
11
Skillnader i etik
PGD
Genredigering-CRISPR/Cas9
– Man kan inte ”förbättra”
normala gener, bara selektera
friska embryon
– Man kan ”förbättra” normala gener
(skapa nya egenskaper……)
– Egenskaper får inte omfattas
av PGD
– Egenskaper bör inte få redigeras?
– Donator-matchning av ett
syskon får bara ske med PGD
efter särskilt tillstånd från
Socialstyrelsen
– Får man skapa ett syskon som
kan bli organdonator?
– Hur påverkas vår syn på
nedärvda sjukdomar när vi kan
välja bort embryon med dessa
sjukdomar?
– Hur påverkas vår syn på
nedärvda sjukdomar när man kan
redigera bort dem?
12
Får vi genetiskt behandla våra framtida sjuka barn?
Får vi genetiskt redigera bort sjuka gener i embryon?
Får vi genetiskt redigera friska/normala gener?
Får vi forska om dessa områden?
13
International Summit on Human Gene Editing
1 -3 December 2015
Washington, DC 20418
Värd:
The Chinese Academy of Sciences (CAS)
the Royal Society (the science academy of the UK)
the National Academy of Sciences (USA)
the National Academy of Medicine (USA)
http://www.nationalacademies.org/gene-editing/Gene-EditSummit/index.htm
14
15
Cellkärnan:
23 par
kromosomer
Mitokondrier (cellens
energifabrik): 37 gener
16
Ca 20.000
gener i
dubbel
uppsättning
Hur ärvs ärftliga sjukdomar?
Kromosomal sjukdom
En hel eller del av en kromosom, många gener
Oftast nymutationer
Monogen sjukdom
En mutation i en gen i cellkärnan
Nedärvda eller nymutationer
Mitokondriell sjukdom
En mutation i en gen i mitokondrien
Nedärvd från modern
17
Genredigering på könsceller – risker
samma slide
– Långtidseffekter är idag okända. Jmf IVF en miljon barn har fötts efter
IVF
– Risk att man även redigerar andra gener än mål-genen (off-target)
– Hur påverkas vår syn på nedärvda sjukdomar när man kan redigera
bort dem?
– Hur definieras en svår genetisk sjukdom? (dödlig under barnaår? dödlig
överhuvudtaget?, sjukdomar där vi erbjuder fosterdiagnostik (familjen definierar vad som är
svår)? (praxis)(”dödslista”)gränsfall bestäms av Socialstyrelsen. Börja med de svåraste
(med tanke på oklara risker) precis som man gjorde för PGD
– Får man redigera egenskaper (HLA-typ t.ex.)
– Kommer inte att kunna nå de fallen som orsakas av nymutationer
– Att redigera en avvikande sekvens till en normal en sak, men att
förbättra en ”normalvariant” etiskt tveksamt. Hur kontrollera?
18
– Kromosomavvikelse – cfDNA (NIPT), invasiv fosterdiagnostik, om känd
kromosomavvikelse PGD
– Monogen sjukdom –> fosterdiagnostik, PGD, i vissa fall (dominant
sjukdom från fadern, X-bunden sjukdom med könsdiagnostik kanske
NGS kan diagnosticera i framtiden)
– Mitokondreill sjukdom mitokondrieutbyte
När kan genredigering hjälpa mer än PGD
-azoospermi pga genetisk orsak
-flera genetiska sjukdomar samtidigt
- Om man inför populationsscreening av genetik kan man ha t.ex. två
föräldar som är bärare av att AR anlag som inte har fått ett sjukt barn
än.
- om PGD misslyckas
- Om omfattande släktgift i flera generationer kan PGD vara tekniskt
omöjligt
19
– 3% av alla barn föds med missbildningar och/eller mental retardation
– 40-60% okänd orsak
– 20-25% "multifaktoriella“
– 5-13% miljöfaktorer (infektioner, narkotika….)
– 12-20% genetiska, (kromosomavvikelser)
– Numeriska kromosomavvikelser (hela kromosomen saknas eller finns i tre
kopior): ca 1/175 barn (0,6%)
– Strukturella kromosomavvikelser
(0,4%)
Framtiden: Cell free fetal DNA
www.artemishealthinc.com/.../
Tillåt forskning på humana embryon inklusive de som skapats för forskning
Data bör vara öppet och tillgängligt för alla
Tillåt inte (än) genredigering som klinisk metod
Chan S, Donovan PJ, Douglas T, Gyngell C, Harris J, Lovell-Badge R, Mathews DJH, Regenberg A
22
1 Motverka klinisk genredigering i alla
länder
2 Sprid information, utbilda
3 Uppmuntra forskning om
genredigering på humana
könsceller/embryon
Nature, 519, 410–411, (26 March 2015)
Lanphier E, Fyodor Urnov F, Ehlen Haecker S, Werner M, Smolenski J
Diskutera genredigeringsforskning på
embryon/könsceller
Tills dess utföra ingen forskning på
könsceller
23
– Notes
– 0,5% föds med ID
– 60% genetisk orsak – 40% de novo SNV
24
Varje cell innehåller hela vår arvsmassa.
Arvsmassan är
lokaliserad till cellens
kärna och innehåller ca
20.000 gener fördelade
på 23 par kromosomer
(dvs en dubbel
uppsättning).
37 gener finns i
cellens energifabrik:
mitokondrierna
25
Konsekvenserna av en mutation
Kroppens celler
tyst mutation
Celldöd
Cancer
(somatiska)
Fosterceller
tyst mutation
Celldöd
missfall
missbildning
Cancer
Spermie/Äggceller
Tyst mutation
Infertilitet
Celldöd
Cancer
Nästa
generation
Ärftlig sjukdom
26
Kromosomal sjukdom
ca 5-15% v alla graviditeter
0,6-0,9% av alla födda barn
ex Trisomi 21
Monogena sjukdomar
Autosomalt dominant
Autosomal dominant cystisk njursjukdom
Huntingtons sjukdom
Akondroplasi
Frisk
Sjuk
heterozygot
Sjuk
homozygot
Monogena sjukdomar
Huntingtons sjukdom
Autosomalt dominant
1/10.000 drabbas
Psykiatriska symtom
Ofrivilliga rörelser (danssjuka)
Demens
Död inom 10-25år
Risk att barnen drabbas vid yngre ålder
Idag finns ingen behandling
29
Monogena sjukdomar
Autosomalt dominant, nymutation
Uppskattningsvis ca
20% av alla
medfödda syndrom
inklusive
utvecklingsförsening
orsakas av
nymutationer i
dominanta gener
(Veltman & Brunner 2012)
30
Monogena sjukdomar
Autosomalt recessiv
FRISK
ANLAGSBÄRARE
SJUK
Ex:
PKU,
Medfödd binjurebarkshyperplasi
HM
Monogena sjukdomar
PKU, fenylketonuri
Autosomalt recessiv
Symtom:
Inga symtom vid födseln
Fr.o.m. ca 6 månaders ålder fortskridande utvecklingsstörning
pga skador i hjärnan
Orsakas pga att man inte kan bryta ned aminosyran fenylalanin
Ca 7 barn (av 100.000) föds per år i Sverige med PKU
Behandling: PKU
– Proteinreducerad kost - livslångt
– Aminosyrablandning som är fri från fenylalanin.
www.dshs.state.tx.us/newborn/over_pku.shtm
Monogena sjukdomar
X-bunden recessiv
FRISK ANLAGSBÄRARE
FRISK
SJUK
SJUK
Ex: hemofili, vissa typer av blindhet
HM
Monogena sjukdomar
Blödarsjuka (hemofili)
X-bunden recessiv
– Drabbar ca 1/4000 födda pojkar
– Orsakas av brist på proteinet ”faktor VIII” som är
del av blodets koagulationsmekanism pga
mutation i FVIII-genen.
blödningar i huden, munnen, hjärnan, leder med
mera.
– Utan behandling är förväntad livslängd 11år.
– Behandling: ge FVIII
Mitokondriell sjukdom
– Bild och exempel
35
Fosterdiagnostik
A. Screening
– screening för vanliga genetiska avvikelser
– NIPT (trisomi 21, 13, 18 på blodprov från mamma)
– KUB (biokemiskt test + tidig ultraljud, ger risk för
trisomi 21)
B. Om den genetiska orsaken är känd
– Fostervattensprov (från v14)
– Moderkaksprov (v11-13)
36
Pre-implantatorisk genetisk diagnostik
– Bild med provrörsbefruktning och PGD
– Krav:
– <40år, har ej 2 friska barn, känd genetisk orsak och har fått ett sjukt
barn med diagnosen (krävs för att få en säker analys),
– Problem:
– går ej om infertil (dvs inga funktionella spermier eller ägg)
– ibland få ägg/embryon,
– Kan bli bara sjuka embryon,
– Tekniskt svårt vid släktgifte i flera generationer
– Tekniskt svårt om det finns flera olika sjukdomar samtidigt
37
Embryobiopsi
http://www.youtube.co
m/watch?v=v8381vice
h8
Mitokondrie-utbyte
39
Vilka preventiva möjligheter erbjuds till familjer med
ärftliga sjukdomar idag? – del 1
Inga sjuka i familjen – ev screening för nya mutationer
- Trisomi-screen (KUB, NIPT, Non-invasive prenatal test)
- Framtida-NIPT
andra kromosomavvikelser
kända mutationer vid monogena sjukdomar
40
41
