Китайские биотехнологи испытали на мышиной модели технологию редактирования генома CRISPR/Cas9 для лечения тяжелого наследственного заболевания кожи. Ученые использовали новый способ доставки и улучшили точность работы «геномных ножниц», применив рибонуклеопротеиновый комплекс Cas9 и направляющей РНКsgRNA. Статья об исследовании опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Дистрофический буллезный эпидермолиз (ДБЭ) — тяжелая генетическая болезнь кожи у человека. Она вызвана мутацией в гене Col7a1, из-за которой образуется нерабочий коллаген VII типа. Такой коллаген плохо связывает внутренние слои кожи с внешними, в результате чего у больных ДБЭ эпидермис отстает при малейшем механическом воздействии. 

Сегодня существует только симптоматическое лечение ДБЭ, полностью онне излечим. Разработки радикального лечения ведутся по трем направлениям:протеиновая, клеточная и генная терапия. Лечение на генном уровне — самое перспективное направление, оно может убрать причину болезни, мутацию Col7a1.

В новой работе для лечения ДБЭ ученые применили систему редактирования генома CRISPR/Cas9. Эта система основана на действии бактериального белка Cas9, который находит мутантный участок ДНК и вырезает его. После этого клетка запускает естественный механизм восстановления ДНК (подробнее об этом методе можно прочитать здесь).

В качестве модели человеческой болезни ученые использовали линию мышей, содержащую точечную мутацию в 80 экзоне гена Col7a1. Биологи предположили, что для терапии ДБЭ достаточно убрать изг ена этот мутантный экзон, после чего должен образоваться укороченный, но функциональный вариант коллагена.

Белок Cas9. NIH Image Gallery / Flickr

На первом этапе эксперимента для доставки системы редактирования генома в ткани ученые использовали плазмиды (кольцевые молекулы ДНК), которые кодируют и направляющую РНК, которая отыскивает мишень для редактирования, и белок-нуклеазу Cas9. После проникновения в клетки эти плазмиды начинали работать и синтез Cas9 происходил уже на месте. Однако результаты этого предварительного эксперимента оказались не слишком хорошими из-за того, что плазмиды плохо проникали в нужные ткани. Поэтому вместо плазмид решено было ввести мышам уже готовый комплекс для редактирования генома — рибонуклеопротеин Cas9/sgRNA. Это комплекс состоит из белка Cas9 и РНК гида, который направляет белок к поврежденной ДНК.

Такой способ доставки сработал, комплекс попал в нужные ткани и в достаточном количестве, чтобы исправить поврежденный ген. После лечения связь между внутренними и внешними слоями кожи у мышей увеличилась вдва раза, с тридцати до шестидесяти процентов. Ученые также отметили, что использование рибонуклеопротеина Cas9/sgRNA может быть безопаснее плазмид. Комплекс не реплицируется в живой клетке, а значит при этом снижается вероятность того,что во время терапии будут повреждены другие гены, которые похожи на мутантные. Однако до клинических испытаний пока далеко, нужны дополнительные данные о долговременном воздействии лечения.

CRISPR/Cas9 — простая и вариативная технология генной терапии. С ее помощью можно лечить наследственную слепоту и различные генетические болезни, а стартап Editas Medicine обещает редактировать геном уже в этом году.

Автор: Анна Маньшина