Впервые американским учёным удалось излечить тяжёлую генетическую болезнь печени с помощью метода генетического редактирования. Скорее всего, в ближайшее время подобные технологии будут использоваться и для лечения людей.

Метод, получивший название CRISPR, помогает высокоизбирательно редактировать гены, делать крошечные изменения в огромной молекуле ДНК.

В данном случае CRISPR был использован для коррекции одной «буквы» в организме мыши, страдающей от мутации в гене, связанном с метаболизмом печени.

Учёные утверждают, что

подобная мутация в том же гене вызывает и наследственные заболевания печени у людей – так что есть надежда, что клинические испытания на людях могут начаться в течение ближайших нескольких лет. В перспективе − лечение подобным методом других сложных генетических заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия, синдром Дауна и болезнь Хантингтона.

Рис. 1. Механизм работы системы CRISPR(иллюстрация MailOnline).

Новая методика использует «режущие ферменты» для воздействия на конкретные зоны 23 пар хромосом, не вызывая при этом нежелательных мутаций. Эти ферменты были открыты в 1987 году, причем изначально их называли «мусорной ДНК». Через некоторое время учёные определили, что они используются бактериями для защиты от вирусов. Но по-настоящему их потенциал был полностью реализован лишь два года назад, когда учёные обнаружили, что их можно объединить с проникающими в ДНК ферментами Cas9, которые и способны «редактировать» геном.

Чтобы доставить компоненты CRISPR в организм, исследователи использовали мощный шприц, под высоким давлением впрыскивающий материал в вену.

Впрочем, в настоящее время учёные работают над созданием более безопасных и эффективных способов, например, целевых наночастиц.

В ходе этого исследования учёные из Массачусетского технологического института использовали технологию CRISPR для того, чтобы найти и исправить мутантную пару оснований ДНК в гене печени под названием FAH. Такая мутация способна привести к смертельному накоплению аминокислоты тирозина у одного из 100 тысяч человек.

Как правило, страдающие такой болезнью пациенты должны придерживаться строкой низкобелковой диеты и постоянного медикаментозного лечения.

Рис. 2. Технология генетического редактирования в скором времени поможет излечивать самые тяжёлые генетические заболевания ещё до рождения ребёнка (иллюстрация Christine Daniloff/MIT).

Исследователи из MIT смогли вылечить редкое заболевание у мышей.

Животным вводили специально сконструированные молекулы РНК, которые отправляли фермент Cas9 к нужному гену, а также 199-нуклеотидный отрезок ДНК со здоровой последовательностью гена FAH. Замена была произведена в каждом из 250 гепатоцитов (клеток печени), и благодаря делению и размножению всего за 30 дней треть клеток печени удалось заменить на здоровые, в которых мутации в FAH не было.

Учёные считают, что эта техника настолько точна, что её можно использовать для генной терапии (замены дефектных генов на здоровые) неизлечимых вирусных заболеваний, таких как ВИЧ, а также недугов, подобных раку. Возможно, однажды метод CRISPR будет использован и для того чтобы корректировать генные дефекты в эмбрионах человека, позволяя «сгладить» расстройства ещё до рождения ребёнка.

Ранее генная терапия полагалась на использование вирусов, которые внедряли гены в ДНК человека наугад, так что этот процесс был неточным и рискованным.

"С помощью нового подхода мы на самом деле имеем возможность исправить дефектный ген в организме живого взрослого животного, – рассказывает ведущий автор исследования Даниэль Андерсон (Daniel Anderson).

Учёные разрабатывают и другие системы генетического редактирования на основе нарезки ДНК-ферментов, также известных как нуклеазы. Однако такие комплексы, скорее всего, будут слишком трудоёмкими и дорогостоящими. Разрабатываются также новейшие методы РНК-интерференции, способные резко снижать уровни токсичного белка транстиретина у людей с нейродегенеративными заболеваниями.

По словам Андерсона,

одно из преимуществ системы CRISPR как раз в том, что её весьма несложно конфигурировать и настраивать, к тому же этот метод имеет огромный потенциал в самых различных областях – от сельского хозяйства до генной терапии людей.

Научная работа Андерсона и его коллег была опубликована в издании Nature Biotechnology.