При помощи CRISPR впервые удалось провести генную терапию у взрослого млекопитающего

Генетики из университета Дьюка (США) объявили, что им впервые в истории удалось успешно провести генную терапию взрослого млекопитающего (мыши) и вылечить его от генетического заболевания, связанного с дистрофией мышц. Для этого была использована модифицированная версия сравнительно новой технологии редактирования генов CRISPR/Cas9.

Технология редактирования генов CRISPR/Cas9 связана с использованием аденоассоциированного вируса, помогающего доставлять генетический материал до места назначения. При помощи этой технологии были проведены успешные опыты по редактированию генов отдельных клеток в пробирках и одноклеточных эмбрионов.

К сожалению, пока что возможность генетических манипуляций на эмбрионах человека вызывает ожесточённые споры. Поэтому, даже если заранее известно, что будущий человек будет подвержен определённым генетическим дефектам, помочь ему таким способом нельзя.

К числу распространённых генетических заболеваний относится мышечная дистрофия Дюшенна (названная по имени впервые описавшего её французского учёного). Она поражает примерно 1 человека из 4-5 тысяч, и обычно людей мужского пола. Дефект приводит к недостаточной выработке белка дистрофина, что приводит к недоразвитию мышц.

Белок дистрофин кодируется геном, состоящим из 79 экзонов (кодирующих фрагментов молекулы ДНК). Если один из экзонов подвергается мутации, цепочка не может быть построена.

Симптомы заболевания обычно появляются у детей до 5 лет. Первыми признаками болезни являются прогрессирующая проксимальная слабость мышц ног и таза, связанная с потерей мышечной массы. Постепенно эта слабость распространяется на руки, шею и другие части тела. Для помощи при ходьбе, в возрасте 10 лет может быть необходимым применение специальных подтяжек, но большинство пациентов уже старше 12 лет не могут передвигаться без инвалидной коляски. Обычно такие люди не живут более 20-30 лет.

В связи с отсутствием возможности редактирования генома на стадии эмбриона учёные ищут способы генетического вмешательства в уже развившиеся организмы. В связи с этим возникает проблема доставки генетического материала до конкретных тканей тела. Эту проблему генетики из университета Дьюка пытаются решить с 2009 года.

«Недавнее обсуждение возможности использования технологии CRISPR для исправления нежелательных генетических мутаций в человеческих эмбрионах вызывает понятную озабоченность,- поясняет помощник профессора университета и один из авторов работы С. Герсбах [C. A. Gersbach]. – Но генетические методы для помощи страдающим от болезни пациентам не вызывают ни у кого вопросов. Эти исследования показали нам возможный путь для решения данной проблемы, хотя многое ещё предстоит сделать».

Популярный способ доставки генетического материала – использование специально подготовленного аденоассоциированного вируса, из которого удалены все вредоносные материалы и внедрено то, что нужно доставить в клетки.

Проблема, однако, заключается в том, что по сравнению с АА-вирусом, структура CRISPR имеет достаточно большой размер, и её сложно упаковать внутрь вируса. Технология CRISPR/Cas9 берёт начало из иммунной системы бактерий, и генетики, тщательно изучая различные бактерии, обнаружили более компактную версию белка Cas9.

Упаковав его в АА-вирус, генетики запрограммировали белок на удаление из цепочки мутировавшего экзона. После этого иммунная система тела самостоятельно «сшивает» цепочку, которая оказывается немного короче, но при этом уже не имеет в своём составе дефектов.

Генетикам сначала удалось успешно вылечить мускулы на лапах мышей, а затем, осуществив инъекцию CRISPR/AAV в кровь мышей, улучшить состояние всех мышц тела, включая сердце. Это отрадный результат, поскольку у людей с синдромом мышечной дистрофии Дюшенна как раз обычно отказывает сердечная мышца.