Лента TH Новости Биоинженерия



Прорыв CRISPR позволяет уничтожать болезни и наращивать мышцы, без резки ДНК

∴ 433

Ученые из Института Солка модифицировали инструмент для редактирования генов CRISPR-Cas9. Теперь стало возможным модифицировать ДНК не разрезая ее. Это делает процесс инженерии более безопасным.

1422113148_909499302

Знаете в чем главная проблема современных методов лечения и новых препаратов? Мы не сталкивались напрямую с их долгосрочным влиянием на организм. Это одна из основных причин, почему некоторые методы лечения рака, ВИЧа, диабета не получают одобрения от FDA.

С другой стороны, в FDA понимают, что есть проблемы, с которыми нужно бороться здесь и сейчас. В частности, данный орган еще в сентябре одобрил использование генной инженерии для борьбы с раком крови. Стоимость процедуры составляла 475 000 долларов. А уже в октябре была создана аналогична терапия, ценой в 373 000 долларов.

Инструмент CRISPR-Cas9, предназначенный для редактирования генов. Сейчас он демонстрирует невероятные перспективы в лечении широкого спектра заболеваний от ВИЧ до рака. Но технология крайне противоречивая, так как долгосрочные эффекты вмешательства в ДНК неизвестны.

Теперь ученые из Института Солка модифицировали CRISPR для работы без усечения, разрезания или деформации генома. Вместо этого ученые включали и отключали целевые гены, ответственные за заболевания.

Эксперименты велись на мышах, а эффективность проверялась при лечении диабета, мышечной дистрофии и других заболеваний.

Инструмент для редактирования генов CRISPR является одним из самых важных научных достижений за многие годы, с возможностью обратить вспять последствия болезни или даже вырезать их из генома на стадии эмбриона. Но, как ни удивительно, недавнее исследование показало, что метод вырезания и вставки может вносить непреднамеренные мутации в геном, и хотя это исследование впоследствии оспаривалось, безопасность по-прежнему вызывает озабоченность на этой ранней стадии технологии.

Несмотря на то, что многие исследования продемонстрировали, что CRISPR-Cas9 можно применять в качестве мощного инструмента для генной терапии, растущие опасения по поводу нежелательных мутаций ставят под вопрос допустимость применения данной технологии. Мы смогли обойти эту проблему.Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, старший автор исследования.

Ученые Института Солка адаптировали механизм CRISPR для влияния на активацию гена без фактического изменения самой ДНК. Фермент Cas9 обычно выполняет резку, поэтому команда использовала мертвую форму, называемую dCas9, которая все еще может нацеливаться на гены, но не повреждает их. Активные ингредиенты на этот раз являются доменами активации транскрипции, которые действуют как молекулярные переключатели, чтобы включить или отключить определенные гены. Они связаны с dCas9 вместе с обычными направляющими РНК, которые помогают им находить нужный участок ДНК.

В этом методе есть только одна проблема: обычно система CRISPR загружается в безвредный вирус, называемый адено-ассоциированным вирусом (AAV), который доставляет инструмент к цели. Но весь белок, состоящий из dCas9, переключателей и направляющих РНК, слишком велик, чтобы вписаться в один из этих AAV. Чтобы обойти эту проблему, исследователи разделили белок на две части, загрузив dCas9 в один вирус, а переключатели и направляющие РНК — в другой.

crispr-cutless-2
Методика улучшала массу скелетных мышц (сверху) обработанных мышей (справа) против контроля (слева).

Чтобы проверить, насколько хорошо работает новая техника, исследователи экспериментировали с мышами, которые имели три разных заболевания – повреждение почек, диабет І типа и мышечная дистрофия. В каждом случае мышей обрабатывали специализированными системами CRISPR для увеличения экспрессии определенных генов, что, мы надеемся, изменило бы симптомы.

У мышей, поврежденных почками, команда нацелилась на два гена, которые играют роль в функции почек. Разумеется, наблюдалось увеличение уровней белка, связанного с этими генами, и улучшение функции почек. У мышей с диабетом целевыми генами были те, которые способствовали росту клеток, продуцирующих инсулин, и после лечения у мышей было обнаружено более низкое содержание глюкозы в крови. И, наконец, лечение также помогло обратить вспять симптомы мышечной дистрофии.

После этого многообещающего начала продолжаются дальнейшие исследования. Ученые работают над другими типами клеток, чтобы проверить разные заболевания, и проводить больше тестов безопасности до начала испытаний на людях (хотя CRISPR уже тестируется на людях).

Филипп Дончев