Forskare vid Texas A&M University har utvecklat ett kemogenetiskt system som använder koffein för att aktivera CRISPR-genredigering i celler, vilket potentiellt kan hjälpa behandlingar mot cancer och diabetes. Metoden ger exakt kontroll över genmodifieringar genom att konsumera små mängder koffein från vardagskällor som kaffe eller choklad. Detta tillvägagångssätt syftar till att förstärka immunsvar och insulinproduktion med reversibel aktivering.
Forskare vid Texas A&M Health Institute of Biosciences and Technology utforskar ett nytt sätt att integrera koffein med CRISPR, verktyget för genredigering med clustered regularly interspaced short palindromic repeats. Under ledning av Yubin Zhou, professor och chef för Center for Translational Cancer Research, har teamet konstruerat ett kemogenetiskt system som svarar på kemiska signaler från vanliga ämnen. Processen börjar med att förbereda celler med genöverföringstekniker för att införa komponenter: en nanobody, dess måltidsprotein och CRISPR-maskineriet. När de väl är inne i cellen produceras dessa element naturligt. Att konsumera cirka 20 mg koffein — som finns i kaffe, choklad eller läsk — utlöser nanoboden att binda till sin partnerprotein, och aktiverar CRISPR för riktad genredigering. Denna metod är särskilt användbar för att programmera T-celler, immunsystemets minnesceller, för att bekämpa sjukdomar som cancer. Systemet erbjuder reversibilitet, eftersom vissa läkemedel kan separera proteinerna och stoppa redigeringen. Till exempel kan rapamycin, ett immunsuppressivt medel som används vid organtransplantationer, inducera dissociation. Zhou förklarade: «Du kan också konstruera dessa antikroppsliknande molekyler för att fungera med rapamycin-inducerbara system, så genom att lägga till ett annat läkemedel som rapamycin kan du uppnå den motsatta effekten.» Kallas «caffebodies» när de är koffeinresponsiva, visar dessa verktyg löfte bortom cancer. Vid diabeteshantering skulle de kunna möjliggöra ökningar i insulinproduktion via kaffekonsumtion. Laboratoriestudier på djur bekräftade att koffein och metaboliter som teobromin från choklad aktiverar responsen, och ger några timmars kontrollerad redigering innan metabolisering. Zhou betonade systemets modularitet: «Det är ganska modulärt. Du kan integrera det i CRISPR och chimära antigenreceptor-T (CAR-T)-celler, och också om du vill inducera någon terapeutisk genuttryck som insulin eller annat, och det är fullt justerbart på ett mycket precist kontrollerat sätt.» Forskare planerar ytterligare prekliniska tester för att föra detta mot kliniska tillämpningar, och betonar användningen av välkända föreningar för säkra, justerbara terapier. Zhou noterade: «Det som entusiasmerar oss är idén att återanvända välkända läkemedel och till och med vanliga livsmedelsingredienser som koffein för att utföra helt nya trick.» Denna utveckling bygger på Zhous omfattande arbete, inklusive över 180 publikationer om cellulära och genetiska sjukdomsmekanismer.
