Пренатальное редактирование генов спасло эмбрионы от смертельного заболевания
Учёные из Пенсильванского университета и Детской больницы Филадельфии впервые успешно опробовали технологию редактирования генов CRISPR на эмбрионах во время их внутриутробного развития. Новая методика помогла специалистам предотвратить рождение грызунов со смертельным метаболическим расстройством.
Изначально специалисты спроектировали мышей таким образом, чтобы те имели наследственную тирозинемию 1-го типа (HT1). Речь идёт о смертельно опасной болезни печени, которая, как известно, встречается у людей.
Справиться с опасным недугом можно при помощи новой технологии редактирования генов CRISPR, которое специалисты называют базовым редактированием.
В основу новой технологии лёг самый современный инструмент редактирования генов CRISPR/Cas9. Обычно учёные используют этот молекулярный комплекс для "выключения" неисправных генов: с этой целью они "натравливают" фермент Cas9 на определённый участок ДНК, после чего тот разрезает цепочку и нарушает работу гена, на участке которого был проведён разрез.
Новый же метод позволяет специалистам изменять базовую "букву" в определённым гене. По сути, учёные исправляют таким образом единичную генетическую мутацию, вызывающую заболевание. При этом учёные не рискуют породить возможные нежелательные побочные нецелевые эффекты, которые могут возникать при использовании "старой" технологии редактирования генов CRISPR.
Собственно, технология редактирования генов использовалась и раньше, но теперь учёные научились применять её во время внутриутробного развития эмбриона.
Впрочем, в данном случае эмбрионы не находились в утробе матери во время проведения процедуры редактирования генов. Сначала генетики аккуратно извлекли плод из организма беременной мыши, затем провели необходимые манипуляции, а уже после лечения они вновь имплантировали эмбрион в матку самки. Понятно, что такие манипуляции не произведёшь с эмбрионом человека, но учёным необходимо было обеспечить более точную доставку генного редактора прямо в печень.
Результаты эксперимента оказались положительными. Специалисты в итоге не обнаружили никаких отклонений и побочных эффектов у родившихся мышей, прошедших процедуру редактирования генов.
Технология успешно улучшила работу печени и увеличила продолжительность жизни исходно больных животных.
Важно отметить, что исследование также включало и контрольную группу грызунов, которые также были спроектированы на развитие HT1. При этом специалисты лечили животных при помощи традиционных медикаментов.
Сравнивая показатели животных из двух разных групп, учёные пришли к выводу, что технология редактирования генов показала лучшие результаты. Она помогла значительно улучшить состояние здоровья мышей.
"Мы использовали базовое редактирование, чтобы "выключить" эффекты генетической мутации, которая приводит к болезни", — рассказывает один из авторов работы Киран Мусунуру (Kiran Musunuru) из Пенсильванского университета.
По его словам, в дальнейшем учёные намерены использовать ту же самую технику не только для устранения эффектов мутации, но и для прямой её коррекции.
Другой автор работы Уильям Перанто (William H. Peranteau) из Детской больницы Филадельфии отмечает, что конечная цель группы – использовать подход, проверяемых в подобных исследованиях, при лечении тяжёлых заболеваний, диагностированных на ранних сроках беременности.
Они надеются использовать подобную стратегию лечения, чтобы устранять (или хотя бы смягчать) врождённые заболевания. Такой подход поможет справиться с недугами, которые в настоящее время могут привести к смерти или тяжёлым осложнениям здоровья младенцев.
Впрочем, пока применение подобного метода пока не представляется возможным при лечении людей. Существуют этические и регуляторные препятствия, которые в настоящее время не позволяют учёным использовать внутриутробное редактирование генов у людей. Кроме того, данную технологию всё ещё необходимо тщательно изучить и доработать.
Тем не менее результаты работы являются для медицины важным шагом вперёд. Подобный метод редактирования может эффективно воздействовать на ряд моногенетических нарушений, вызванных единичными ошибками или мутациями только в одном гене.
"Необходимо проделать значительный объём работы, прежде чем внутриутробное редактирование генов можно будет использовать в клинической практике, — добавляет Перанто. — Тем не менее мы в восторге от потенциала этого подхода в области лечения генетических заболеваний печени и других органов, для которых существует лишь небольшое количество терапий".
Результаты исследования представлены в научном издании Nature Medicine.
Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других достижениях технологии редактирования генов. В частности, она помогла снизить уровень холестерина у макак. Она также позволила собакам справиться с мышечной дистрофией.
Если же говорить о применении метода при лечении заболеваний человека, то стоит вспомнить успех китайских специалистов. Они впервые опробовали метод генного редактирования на человеке. К слову, исследователи из Великобритании также заявили о желании редактировать гены эмбрионов человека.