Ученым удалось исправить генетическую мутацию, которая вызывает дегенеративное заболевание глаз и слепоту, с помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.

Одним из способов лечения наследственных глазных болезней является пересадка индуцированных стволовых клеток , которые были получены из тканей самого пациента(обычно из клеток образца соединительной ткани). Поскольку индуцированные стволовые клетки генетически идентичны другим клеткам организма,они хорошо приживаются и не отторгаются иммунной системой. Однако по той же причине они содержат ассоциированные с заболеванием вредоносные мутации,и, следовательно, не могут защитить пациента от рецидива болезни.

Глазное дно пациента с пигментным ретинитом в средней стадии. Фотография: Wikimedia Commons

Чтобы решить эту проблему, ученые из Университета Айовы решили опробовать процедуру редактирования генома индуцированных стволовых клеток перед их трансплантацией.Исследователи использовали недавно созданную систему редактирования генома CRISPR/Cas9. Принцип ее работы заключается в разрезании геномной ДНК в том месте, которое содержит мутацию, и исправление мутации на основе заранее введенной «правильной» последовательности. 

Ученые работали со случаем тяжелого пигментного ретинита. Это дегенеративное заболевание глаз, которое вызывает сильное ухудшение зрения и слепоту. Известно, что оно вызывается мутацией в гене RPGR, который находится на X-хромосоме.

Из фибробластов пациента, страдающего от ретинита, были получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки,содержащие мутацию в RPGR. В них с помощью плазмиды вводилась нуклеиновая кислота,последовательность которой соответствовала мутантной форме гена-мишени и которая выступала в роли «наводчика» для нуклеазы. Одновременно на этой же плазмиде помещалась и последовательность, отвечающая за синтез белка-нуклеазы Cas9 — этот белок находит дефектный ген, ориентируясь по направляющей РНК, и производит его разрезание в нужном месте. 

После внесения разрыва клеточные ферменты производят замену мутантной формы гена на ту, что представлена в «правильной» копии (эти копии обычно доставляют вместе с направляющей РНК и нуклеазой). В результате редактирования мутантный участок гена RPGR, «TAG»,был заменен на нормальный «GAG». С помощью ПЦР-анализа ученые удостоверились,что у 13 процентов использованных стволовых клеток мутация гена RPGR была успешно исправлена.

CRISPR/Cas9 — генетический механизм у бактерий и архей, который предотвращает проникновение в клетку вирусных инфекций через разрезание чужеродной ДНК. Система состоит из ряда повторов с чередующимися последовательностями, которые могут соответствовать определенным фрагментам-отпечаткам ДНК вируса. Такие повторы экспрессируются в виде направляющей РНК, которые присоединяются к генам вируса и служат сигналом для белка Cas9.

В 2015 году синдикат bng0, возглавляемый Борисом Николичем — бывшим научным консультантом фонда Билла и Мелинды Гейтс, —стал основным инвестором американской биотехнологической компании Editas Medicine. Эта компания занимается разработкой технологии генетической терапии с помощью техники CRISPR/Cas9. Первым заболеванием, на лечение которого сосредоточились лабораторииEditas Medicine, станет амавроз Лебера десятого типа — другая глазная болезнь, связанная с повреждением одного из генов, необходимых для работы светочувствительных клеток сетчатки.

Автор: Александр Еникеев