Do tej pory jedyną dostępną metodą leczenia w takich przypadkach był przeszczep wątroby – obarczony znacznym ryzykiem powikłań, wymagający stałej immunosupresji i dodatkowo ograniczony przez małą ilość odpowiednich dawców. Zespół naukowców z CHOP i Uniwersytetu Pensylwanii postanowił zastosować zupełnie nowe podejście – stworzyć terapię genową dostosowaną do unikalnej mutacji występującej u KJ'a. W tym celu wykonano pełne sekwencjonowanie jego genomu, zidentyfikowano punktową mutację i zaprojektowano narzędzie CRISPR, które umożliwia jej precyzyjną korektę w hepatocytach, czyli komórkach wątroby. Do dostarczenia komponentów CRISPR (syntetycznego mRNA kodującego nukleazę i RNA przewodnika) użyto lipidowych nanocząsteczek – nośników znanych z zastosowania m.in. w szczepionkach mRNA przeciw COVID-19. Takie rozwiązanie pozwala na uniknięcie integracji terapeutycznego materiału genetycznego z DNA komórki, zmniejszając ryzyko efektów ubocznych. Terapia została podana w formie infuzji dożylnej, a CRISPR działał in vivo – bezpośrednio w organizmie pacjenta. Po edycji komórki wątroby zaczęły produkować funkcjonalny enzym CPS1, co potwierdziły testy metaboliczne i kliniczne.

Za projekt odpowiadała dr Rebecca Ahrens-Nicklas, specjalistka w dziedzinie chorób metabolicznych, oraz prof. Kiran Musunuru, pionier terapii CRISPR, który wcześniej pracował nad terapiami modyfikującymi geny związane z chorobami serca. Całość została zrealizowana w ramach programu n=1+, którego celem jest szybkie opracowywanie terapii genowych dla pojedynczych pacjentów z bardzo rzadkimi mutacjami genetycznymi. Wsparcia dostarczyły także firmy biotechnologiczne – Aldevron zajęła się produkcją enzymów, a Integrated DNA Technologies dostarczyła syntetyczne oligonukleotydy. Szybkość, z jaką opracowano i wdrożono terapię (zaledwie sześć miesięcy) była możliwa dzięki bliskiej współpracy naukowców, lekarzy i sektora prywatnego. To również efekt rosnącego doświadczenia w zakresie platform CRISPR, które są coraz bardziej zoptymalizowane pod kątem bezpieczeństwa i wydajności. Sam mechanizm CRISPR-KO (knock-out) czy CRISPR-KI (knock-in), stosowany w tym przypadku, przeszedł w ostatnich latach znaczące udoskonalenia – m.in. w zakresie zmniejszenia ryzyka edycji poza miejscem docelowym (z ang. off-target effects), co jest jednym z głównych wyzwań dla klinicznego zastosowania tej technologii.

Terapia KJ'a jest ważnym sygnałem dla rodzin dzieci z bardzo rzadkimi chorobami genetycznymi, które dotychczas nie miały szansy na leczenie przyczynowe. Ponieważ aż 80% rzadkich chorób ma podłoże genetyczne, a wiele z nich wynika z pojedynczych mutacji punktowych, spersonalizowane terapie genowe mogą zmienić sposób leczenia wielu nieuleczalnych dotąd schorzeń. Programy n=1+, które wcześniej ograniczały się do terapii opartej na oligonukleotydach antysensownych (ASO), teraz sięgają po edytowanie genomu jako bardziej trwałe i potencjalnie jednoetapowe rozwiązanie. Sukces terapii chłopca został udokumentowany i opisany w czasopiśmie „The New England Journal of Medicine”, a także zaprezentowany podczas dorocznego zjazdu American Society of Gene and Cell Therapy. Obecnie pacjent jest monitorowany w warunkach ambulatoryjnych, a lekarze odnotowują polepszenie metabolizmu białek, stabilizację poziomu amoniaku i ogólną poprawę rozwoju neurologicznego. KJ nie wymagał hospitalizacji z powodu kryzysów metabolicznych po podaniu terapii, a jego tolerancja dietetyczna uległa znacznej poprawie.

Rozwój technologii CRISPR, wsparcie infrastruktury bioinformatycznej oraz doświadczenie w zakresie szybkiego projektowania i produkcji molekularnych komponentów terapeutycznych czynią przyszłość terapii genowych coraz bardziej realną. W miarę jak pojawiają się kolejne przypadki sukcesów terapeutycznych można się spodziewać, że koncepcja leczenia „na zamówienie” przestanie być wyjątkiem, a stanie się integralną częścią nowoczesnej opieki medycznej.