Новый инструмент CRISPR лечит болезни без изменения ДНК

Новый метод позволяет обойтись без редактирования ДНК, воспользовавшись средствами эпигенетики.

Новый метод позволяет обойтись без редактирования ДНК, воспользовавшись средствами эпигенетики.
Фото Global Look Press.

Технология редактирования генов CRISPR/Cas9 появилась совсем недавно, но учёные не сомневаются, что в будущем этот инструмент позволит лечить многие заболевания, включая рак и СПИД. Уже сегодня в научных центрах по всему миру эти "молекулярные ножницы" используются для исправления ошибок в клетках животных , "улучшения" человеческих эмбрионов и даже "корректировки" взрослых людей .

Всё было хорошо, пока, как гром среди ясного неба, не прогремели результаты исследования, в ходе которого выяснилось, что вмешательство в генетический код может приводить к непредвиденным мутациям. И похоже, что теперь массовое внедрение генной терапии откладывается до появления весомых доказательств её безопасности.

Но оказывается разрезать и сшивать ДНК совсем не обязательно. Учёные из Института биологических исследований Солка модифицировали технологию CRISPR, чтобы включать и выключать определённые гены эпигенетическим путём, то есть без изменения цепочки нуклеотидов.

"Несмотря на то, что многие исследования продемонстрировали, что CRISPR/Cas9 можно применять в качестве мощного инструмента для генной терапии, растёт озабоченность по поводу нежелательных мутаций, вызванных двухсторонними разрезами ДНК, – говорит старший автор новой работы Хуан Карлос Исписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte). – И мы смогли обойти эту проблему".

Напомним, что система CRISPR состоит из искусственно созданной наводящей РНК и фермента Cas9. Этот комплекс загружается в безобидный аденоассоциированный вирус (AAV) и с его помощью доставляется в клеточное ядро. Молекула РНК содержит копию небольшого фрагмента ДНК, соответствующего месту, где нужно совершить разрез. Она прикрепляется к заданному участку, после чего белок Cas9 разрезает цепочку.

 

В новой работе команда использовала неактивную форму фермента, которая называется dCas9. Модифицированная система по-прежнему могла нацеливаться на нужный ген, но не изменяла ДНК. Кроме того, к молекулярному комплексу добавили особые молекулы, которые обычно присоединяются к ДНК, не меняя последовательность её нуклеотидов, и подобно переключателям активируют или останавливают ˆтранскрипцию отдельных генов.

Стоит отметить, что учёные сразу столкнулись с проблемой: слишком громоздкий комплекс уже не помещался "внутри" транспортирующего его вируса, доставляющего генетические инструменты к цели. Пришлось отправлять "посылку" по частям, поместив фермент в один вирус, а РНК и переключатели – в другой. При этом исследователи немного усовершенствовали молекулы, чтобы, попав в клетку, составные части снова объединились и вместе достигли места назначения.

Для проверки нового метода исследователи провели эксперименты с мышами, страдающими от трёх разных заболеваний: почечной недостаточности, диабета первого типа и мышечной дистрофии. В каждом случае животным вводили системы CRISPR, настроенные на увеличение экспрессии определённых генов, которые предположительно могли благотворно повлиять на организм.

У мышей с больными почками команда нацелилась на два гена, которые влияют на работу этого органа. В результате наблюдалось увеличение содержания соответствующего белка и улучшение почечной функции. В случае с диабетом система нацеливалась на гены, активирующие рост клеток, которые производят инсулин. Результатом лечения стало снижение уровня сахара в крови. Борьба с мышечной дистрофией также дала позитивный результат, и симптомы удалось обратить вспять.

Исследование, результаты которого были опубликованы в издании Cell, открывают принципиально новый подход для лечения самого широкого спектра заболеваний и дают надежду многим пациентам. Правда, учёным ещё предстоит проделать много работы, прежде чем новый метод лечения можно будет испытать на людях.

Сегодня

Вы можете получать оповещения от vesti.ru в вашем браузере