Bagi sistem kekebalan tubuh kita, terapi gen yang berpotensi menyelamatkan nyawa bisa terlihat seperti infeksi berbahaya. Itu karena sebagian besar pengobatan genetik menggunakan virus atau DNA beruntai ganda untuk menyampaikan informasi genetik ke sel target. DNA dalam bentuk heliks ganda tradisional dapat menyebabkan rangsangan kekebalan yang beracun dan sulit untuk dikemas ke dalam sarana pengiriman seluler. Akibatnya, jangkauan pengobatan genetik saat ini terbatas.
Kano Therapeutics mengambil pendekatan berbeda terhadap terapi genetik. Perusahaan ini mengembangkan teknologi pengeditan gen menggunakan DNA beruntai tunggal melingkar (cssDNA), sebuah biomolekul yang kurang beracun dibandingkan DNA beruntai ganda dan lebih stabil dibandingkan RNA, serta dapat dikirimkan dengan lebih efisien ke banyak bagian tubuh untuk mengobati penyakit genetik, kanker, dan banyak lagi.
Perusahaan, yang didirikan oleh mantan postdoc MIT Floris Engelhardt, profesor teknik biologi Mark Bathe, dan John Vroom MBA ’22, sedang mengembangkan platform untuk pembuatan cssDNA dengan panjang dan urutan yang disesuaikan, yang dapat mengirimkan materi genetik untuk memperbaiki atau mengganti gen yang rusak.
“Kami dapat bekerja dengan CRISPR dan teknologi penyuntingan gen lainnya,” kata Engelhardt. “CRISPR menemukan lokasi dalam genom, mengikatnya, dan memotong lokasi tersebut. Hal ini memungkinkan Anda mengedit gen atau menghentikan fungsi gen. Namun bagaimana jika Anda menderita penyakit kehilangan fungsi sehingga Anda perlu memasukkan bagian kode genetik baru? Pendekatan kami memungkinkan Anda mengganti seluruh gen atau menambahkan informasi genetik.”
Membuat DNA fleksibel
Sekitar tahun 2019, laboratorium Bathe menerbitkan penelitian yang menjelaskan cara merekayasa urutan dan panjang molekul cssDNA, yang telah digunakan di laboratorium selama beberapa dekade tetapi semakin menarik minat untuk meningkatkan terapi gen. Beberapa perusahaan farmasi segera menghubungi.
“DNA beruntai tunggal mirip dengan messenger RNA, yang dapat mengkode protein apa pun di sel, tumor, atau organ apa pun,” kata Bathe. “Ini pada dasarnya mengkodekan protein, sehingga dapat digunakan untuk berbagai penyakit, termasuk penyakit langka yang mungkin hanya menyerang beberapa orang di negara ini.”
Engelhardt juga pernah mengerjakan cssDNA sebagai mahasiswa PhD di Munich. Dia bertemu Bathe di sebuah konferensi.
“Kami sedang mempertimbangkan untuk berkolaborasi dalam penelitian,” kenang Engelhardt. “Kemudian Mark mendengar saya sedang menyelesaikan PhD dan berkata, ‘Tunggu sebentar. Daripada berkolaborasi, saya harus mempekerjakan Anda.'”
Dalam waktu 48 jam setelah menyerahkan tesis PhD-nya, Engelhardt menerima email yang memintanya untuk mendaftar ke lab Bathe sebagai postdoc. Dia tertarik pada posisi tersebut karena dia akan fokus pada penelitian yang berpotensi membantu pasien.
“MIT sangat pandai dalam menciptakan postdocs yang berfokus pada industri,” kata Engelhardt. “Saya terinspirasi oleh gagasan untuk melakukan pekerjaan pascadoktoral dengan tujuan mengembangkan sebuah perusahaan, dan bukan hanya melakukan penelitian yang berfokus pada akademis.”
Bathe dan Engelhardt belajar dari anggota industri farmasi bagaimana DNA untai tunggal dapat membantu mengatasi keterbatasan dalam terapi gen dan sel. Meskipun pengobatan berbasis CRISPR baru-baru ini disetujui untuk beberapa penyakit genetik, efektivitas CRISPR dibatasi oleh potensi toksisitasnya dan tidak efisiennya pengiriman ke bagian tertentu dalam tubuh. Selain itu, pengobatan tersebut hanya dapat diberikan satu kali karena CRISPR sering kali diberi label asing oleh sistem kekebalan kita dan ditolak oleh tubuh.
Engelhardt mulai mengeksplorasi sumber daya MIT untuk membantu mengkomersialkan penelitiannya. Dia bertemu Vroom melalui acara online “kencan kilat pendiri” di MIT. Dia juga menerima dukungan dari Venture Mentoring Service, mengambil kelas di Sloan School of Management MIT, dan bekerja dengan Industrial Liaison Program MIT. Awalnya, Bathe menyarankan Engelhardt bekerja dengan Kantor Lisensi Teknologi MIT, sesuatu yang menurutnya harus dilakukan oleh setiap pendiri saat mereka mulai berpikir untuk mengkomersialkan penelitian mereka.
Pada tahun 2021, Kano memenangkan hadiah tempat pertama senilai $20.000 di MIT Sloan Healthcare Innovation Prize (SHIP) untuk mengkomersialkan cara baru dalam merancang dan memproduksi DNA untai tunggal. Kano menggunakan fermentasi untuk menghasilkan cssDNA-nya dengan biaya lebih murah dibandingkan pendekatan berdasarkan sintesis DNA kimia.
“Tidak ada seorang pun yang memiliki kemampuan untuk mengakses jenis materi genetik ini, sehingga sebagian besar pekerjaan kami adalah menciptakan proses dengan kualitas tertinggi dan terukur secara ekonomi untuk memungkinkan DNA beruntai tunggal sirkular menjadi layak secara komersial,” kata Engelhardt.
Engelhardt dan Vroom mulai bertemu dengan investor segera setelah Engelhardt menyelesaikan pekerjaan pascadoktoralnya pada tahun 2021. Para pendiri bekerja untuk mengumpulkan uang selama tahun berikutnya sementara Vroom menyelesaikan MBA-nya.
Saat ini, ssDNA melingkar Kano dapat digunakan untuk memasukkan seluruh gen, hingga sepanjang 10.000 nukleotida, ke dalam tubuh. Kano berencana bermitra dengan perusahaan farmasi untuk menjadikan terapi gen mereka lebih tepat sasaran dan manjur. Misalnya, mitra farmasi dapat menggunakan platform Kano untuk menggabungkan gen CD19 dan CD20, yang diekspresikan dalam sel tumor tertentu, dan menetapkan bahwa hanya jika kedua gen berikatan dengan reseptor sel barulah gen tersebut memasuki genom sel tersebut dan melakukan pengeditan.
Secara keseluruhan, Engelhardt mengatakan bekerja dengan DNA beruntai tunggal melingkar membuat pendekatan Kano lebih fleksibel dibandingkan platform seperti CRISPR.
“Kami menyadari saat bekerja dengan perusahaan farmasi sejak awal pascadoktoral saya, terdapat kurangnya pemahaman desain karena kurangnya akses terhadap molekul-molekul ini,” kata Engelhardt. “Kalau berbicara mengenai terapi gen atau sel, orang hanya memikirkan gen itu sendiri, bukan urutan mengapit atau apa pun yang ada di sekitar gen. Karena DNA tidak selalu terjebak dalam heliks ganda, saya bisa membuat struktur tiga dimensi kecil – lingkaran atau jepit rambut – yang berfungsi, misalnya, sebagai protein pengikat yang menariknya ke dalam inti. Hal ini membuka jalur baru bagi DNA karena membuatnya dapat direkayasa – tidak hanya pada tingkat struktural tetapi juga tingkat urutan.”
Bermitra untuk memberikan dampak
Untuk memfasilitasi lebih banyak kemitraan, Kano menandatangani perjanjian dengan mitra yang memberikan persentase lebih kecil dari royalti obat-obatan tetapi memungkinkannya untuk bekerja dengan banyak perusahaan pada saat yang bersamaan. Dalam kolaborasi baru-baru ini dengan Merck KGaA, Kano menggabungkan platform cssDNA sirkularnya dengan solusi nanopartikel lipid perusahaan untuk memberikan terapi gen. Kano juga sedang berdiskusi dengan perusahaan farmasi besar lainnya untuk bersama-sama menghadirkan obat kanker ke klinik selama dua tahun ke depan.
“Hal ini menarik karena kami akan menerapkan DNA kami ke dalam sistem obat mitra kami, sehingga ketika mereka mengajukan obat baru dan memberi dosis pada pasien pertama mereka, DNA kami akan menjadi pembawa informasi terapeutik untuk kemanjuran,” kata Engelhardt. “Sebagai pendiri pertama kali, inilah tujuan yang ingin Anda tuju. Kami selalu membicarakan dampak terhadap pasien, dan inilah cara kami mencapainya.”
Kano juga mengembangkan desain cssDNA pemetaan bank data pertama untuk aktivitas, guna mempercepat pengembangan pengobatan baru.
“Saat ini, belum ada pemahaman tentang bagaimana merancang DNA untuk terapi ini,” kata Engelhardt. “Setiap orang yang ingin membedakan perlu menciptakan alat pengeditan baru, alat penyampaian baru, dan tidak ada perusahaan penghubung yang dapat mengaktifkan bidang keahlian tersebut. Ketika mitra datang kepada kami, kami dapat mengatakan, ‘Urutan gen adalah milik Anda.’ Namun seringkali ini bukan hanya tentang urutannya. Ini juga tentang promotor atau urutan mengapit yang memungkinkan Anda memasukkan DNA ke dalam genom, atau yang membuat paket DNA dengan baik ke dalam nanopartikel pengiriman Anda. Di Kano, kami membangun basis pengetahuan terbaik untuk menggunakan materi DNA untuk mengobati penyakit.”
