Genredigering har börjat testas i kliniska prövningar, använder CRISPR-Cas9 och andra teknologier för att direkt redigera DNA inuti människors celler, och flera försök rekryterar eller är i planeringsstadiet. En ny studie ledd av Boston Children's Hospital och University of Montreal väcker en not av försiktighet, att finna att genetiska skillnader från person till person kan underskrida effektiviteten av genredigeringsprocessen eller, i mer sällsynta fall, orsaka en potentiellt farlig "off target"-effekt.

Studien lägger till bevis för att genredigering kan behöva anpassas till varje patients genom, för att säkerställa att det inte finns varianter i DNA-sekvensen i eller nära genen som riktas mot som skulle kasta av sig tekniken. Fynden visas denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences (11-15 december).

"Människor varierar i sina DNA-sekvenser, och det som tas som den "normala" DNA-sekvensen för referens kan inte förklara alla dessa skillnader, " säger Stuart Orkin, MD, av Dana-Farber Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center och motsvarande författare på studien med Matthew Canver, en doktorand vid Harvard Medical School. "Vi rekommenderar att man tar hänsyn till vanliga variationer när man utformar inriktningssystem för terapeutisk redigering, för att maximera effektiviteten och minimera potentiella säkerhetsproblem."

Studien analyserade 7, 444 tidigare publicerade helgenomsekvenser. Baserat på en lista med cirka 30 sjukdomsrelaterade DNA-mål som forskare är intresserade av att förändra genom genredigering, forskarna gjorde en andra lista med nästan 3, 000 guide-RNA (gRNA). Dessa är bitar av genetisk kod som har utvecklats för att styra CRISPR-Cas9-enzymer till rätt redigeringsplats på eller intill målet, som adressen på ett kuvert.

Laget, ledd av Orkin, Canver och Samuel Lessard från University of Montreal, tittade sedan för att se om någon av de 7, 444 individer bar DNA-sekvensvarianter ("bokstavsändringar" eller insättningar/deletioner) i de områden som gRNA letar efter.

"Om det finns genetiska skillnader på platsen som CRISPR-reagenser är inriktade på för terapi, du löper risk för minskad effekt eller behandlingsmisslyckande, " förklarar Canver, som tänkte ut och ledde studien i Orkins lab i Boston Children's Hospital. "En skillnad på bara ett enstaka baspar kan orsaka en minskning av bindningseffektiviteten på grund av en felmatchning med guide-RNA:t. Sammantaget, detta kan orsaka en minskning av behandlingens effektivitet."

Teamet fann att sådana förekomster i genomet inte är ovanliga; cirka 50 procent av de analyserade gRNA:erna hade potential att påverkas av varianter på sina målplatser. I några få fall, teamet hittade genetiska varianter som gör att DNA-sekvenser i genomet bättre matchar ett gRNA som potentiellt kan dra det till fel plats – vilket resulterar i en redigering av en gen eller annan DNA-region som inte är avsedd att riktas mot.

"I sällsynta fall, det fanns potential att skapa mycket potenta platser utanför målet – där CRISPR-reagenser kunde binda och skära där de inte är avsedda, " säger Canver. "Om en effekt utanför målet råkar vara in, säga, en tumörsuppressorgen, det skulle vara ett stort bekymmer."

Även om studien tittade på CRISPR-Cas9-genredigering, forskarna tror att deras fynd sträcker sig till andra genredigeringsverktyg som zinkfingernukleaser (ZFN) och TAL-effektornukleaser.

"Det förenande temat är att alla dessa teknologier är beroende av att identifiera delar av DNA-baser mycket specifikt, " säger Canver. "Så, en variant som påverkar målsekvensen skulle kunna minska guide-RNA-bindningen. Varianter kan också leda till bindning på nya platser som potentiellt kan orsaka skada. När dessa genredigeringsterapier fortsätter att utvecklas och börjar närma sig kliniken, det är viktigt att se till att varje behandling kommer att skräddarsys för den patient som ska behandlas."