Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) могут стать эффективной терапией против множества заболеваний, особенно в сочетении с современными методиками генной инженерии. В рамках нового исследования учёные доказали, что изменения генома ИПСК может стать единственным надёжным и безопасным методом лечения от ВИЧ.

Команда исследователей во главе с профессором Юэтом Каном (Yuet Kan) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско доказала, что

редактирование генома ИПСК приводит к появлению редкой природной мутации, позволяющей некоторым пациентам обретать устойчивость к ВИЧ.

Редактирование генома в работе Кана подразумевает «вырезание» какой-либо определённой части ДНК и замену этого участка другим. Этот метод гораздо более точный, чем любые другие традиционные формы генной инженерии, при которых последовательности ДНК добавляются в геном в случайных локациях.

Для «редактирования» генома стволовых клеток команда Кана использовала систему CRISPR-Cas9, которая считается наиболее эффективным методом редактирования генома.

Он основан на работе бактериальной «иммунной системы». Эта система защищает микроорганизмы от вторжения вирусов, внедряя фрагменты их генетического кода в ДНК своей клетки. Учёные поясняют, что система CRISPR-Cas9 будто бы развешивает плакаты с портретами вирусов и надписью «особо опасен»: так организм понимает, что и как ему нужно атаковать.

Рис. 1. ВИЧ в первую очередь атакует белые кровяные клетки, разрушая таким образом иммунную защиту(фото Wikimedia Commons).

Данная работа является попыткой увеличить число людей, устойчивых к ВИЧ.

На сегодняшний день около 1% европеоидов обладают «иммунитетом» к этому заболеванию, поскольку несут две копии мутаций в гене, экспрессирующем белок CCR5. Вирус иммунодефицита человека сначала должен прикрепиться к этому белку, прежде чем он атакует белые кровяные тельца и разрушит иммунитет, а мутации в гене не позволяют вирусу этого сделать.

Науке уже известны случаи излечения от заболевания после пересадки костного мозга естественного носителя мутаций в гене CCR5. Кан хочет достичь того же результата без необходимости поиска живых подходящих доноров костного мозга, которых, конечно же, крайне мало.

Использование ИПСК с отредактированным геномом является наиболее простым и бюджетным способом решения проблемы.

Собственные клетки пациента возвращаются к эмбриональному состоянию, затем в ген CCR5 добавляются мутации, после чего полученную культуру пересаживают обратно больному, где она становится, к примеру, частью костного мозга.

Рис. 2. Устойчивость к ВИЧ характеризуется наличием двух мутаций в гене CCR5 (иллюстрация Wikimedia Commons).

Испытания показали, что

белые кровяные тельца после пересадки стволовых клеток с мутациями в CCR5, оказывались полностью устойчивыми к ВИЧ. Но впечатляющие результаты экспериментов, впрочем, не означают, что методика будет внедрена в широкую клиническую практику уже завтра, предупреждают исследователи.

Кан ещё не успел вырастить ИПСК в определённый тип белых клеток крови CD4+ T-клетки, которые в первую очередь разрушаются ВИЧ. Вместо этого он планирует «запрограммировать» ИПСК на преобразование в кроветворные стволовые клетки, которые при пересадке в организм формировали бы все типы клеток, обнаруженных в крови.

«Одна из наиболее больших проблем технологии — это преобразование ИПСК в трансплантируемый тип клеток. Мы также должны быть уверены, что клетки, которые были подвергнуты обширной генетической манипуляции, безопасны для пациента», — поясняет Кан.

Результаты исследования Кана и его коллег изложены в статье журнала PNAS.