Клин клином: редактирование генов излечило грызунов от опасного наследственного заболевания
Команда исследователей под руководством профессора Геральда Шванка (Gerald Schwank) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха вылечила мышей от метаболического расстройства под названием фенилкетонурия, исправив мутацию в ДНК их клеток печени.
Некоторые родители новорождённых детей не понаслышке знают об этом метаболическом расстройстве. Если специальный скрининг, который сегодня проходят все новорождённые, выявляет генетический недуг, то малышу назначается специальная диета. Она позволяет избежать накопления в организме аминокислоты фенилаланина. Её избыток задерживает развитие ребёнка. Отсутствие же лечения может привести к появлению серьёзных психических проблем.
Причиной метаболического расстройства является мутация в гене, который закладывают основу для образования фермента фенилаланингидроксилазы. Этот фермент вырабатывается клетками печени.
Собственно, расстройство возникает у ребёнка, если он наследует один мутировавший ген от матери и один от отца. Сегодня, к сожалению, не существует лекарства от этого недуга.
Здесь-то и может пригодиться известная технология редактирования генов CRISPR/Cas9.
Швейцарские специалисты воспользовались этим методом, чтобы исправить оба мутировавших гена в клетках печени мышей. При этом надо уточнить, что их технология всё же отличается от традиционной системы CRISPR/Cas9.
Напомним, что система CRISPR состоит из искусственно созданной наводящей РНК и фермента Cas9. Этот комплекс загружается в безобидный аденоассоциированный вирус и с его помощью доставляется в ядро клеток. Молекула РНК содержит копию небольшого фрагмента ДНК, соответствующего месту, где нужно совершить разрез. Она прикрепляется к заданному участку, после чего белок Cas9 разрезает цепочку.
Специалисты усовершенствовали CRISPR/Cas9, добавив ещё один фермент цитидиндезаминазу, связывающийся с участком гена, который должен быть исправлен. Он "вскрывает" обе нити ДНК строго в определённом месте.
Затем дезаминаза изменяет пару оснований ДНК, вызывающую заболевание, C-G на T-A (вторая пара оснований характерна для здоровых людей).
Чтобы перенести генетический код нового инструмента редактирования в клетки печени, учёные внедрили необходимые гены в аденоассоциированный вирус, а затем вводили его в кровь мышей. Впоследствии вирус инфицировал клетки печени, тем самым вводя необходимые гены в клетки печени.
Генетики проделали вышеописанную процедуру, исправив ошибку в последовательности строительных блоков ДНК, отвечающих за создание фермента фенилаланингидроксилазы в соответствующем гене у взрослых мышей. По итогу клетки печени смогли производить функционирующие ферменты, и грызуны перестали страдать от опасного недуга.
Как говорят авторы работы, их методика намного эффективнее традиционной технологии редактирования генома: она исправляет до 60 процентов всех копий гена с ошибками в печени мышей.
По мнению Шванка, подобный подход вполне реально применять к людям. Между тем недавняя работа является первой, доказывающей работоспособность концепции нового метода. За ней должны последовать исследования с участием других животных, которые позволят проверить эффективность и безопасность нового инструмента редактирования генома.
Говоря о рисках, Шванк отмечает, что они достаточно низкие. После применения инструмента редактирования на мышах исследователи искали нецелевые мутации (изменения генетического кода на участках, где мутаций быть не должно). Подобных погрешностей найдено не было.
Впрочем, этот вопрос тоже необходимо изучить более тщательно. Шванк и намерен сделать это в будущих работах.
"Печень человека состоит из нескольких миллиардов клеток. Нам не хочется вызывать какие-либо мутации, которые могли бы провоцировать развитие рака, ни в одной из них", — говорит учёный, объясняя неспешность работы.
Описание новой методики и результаты лечения мышей представлены в научном издании Nature Medicine.
Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о другом способе лечения метаболического расстройства при помощи редактирования генов. В этом случае учёные решили "задушить болезнь в зародыше" и провести процедуру во время внутриутробного развития мышей.