В ядре каждой клетки живых организмов существуют специальные структуры, хранящие необходимую генетическую информацию. Эти структуры называются хромосомами.
В организме здорового человека их содержится 23 пары — по одной хромосоме от каждого родителя. Последняя, то есть 23 пара определяет пол ребёнка: если комбинация ХХ, то будет девочка, а если XY — то мальчик.
Работа двух “иксов” в организме любой самки млекопитающего (в том числе и женщины) выглядит довольно интересно. Недавно учёные обнаружили в одной из одинаковых Х-хромосом специальный ген XIST (X-inactivation gene). Он выполняет важную функцию по инактивации второй Х-хромосомы путём кодирования РНК. Фактически, в клетках любой женщины активна лишь одна из двух хромосом, определяющих пол.
Хромосомы устроены очень сложно и работают, как часы. Но если в самом начале (ещё при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом) что-то пойдёт не так, и хромосомы будут неверно построены, то все последующие дочерние клетки также будут “нездоровы”. Именно это и происходит с организмом людей с синдромом Дауна. Это страшное генетическое заболевание есть следствие того, что в клетках человека присутствует лишняя копия 21-й хромосомы. Вместо двух их три, и это вызывает все проблемы. Ведь когда речь идёт о генетике, больше не всегда значит лучше.
Идея о том, как исправить эту досадную ошибку природы, пришла в голову клеточному биологу Жанна Лоуренс (Jeanne Lawrence) из Медицинской школы университета Массачусетса. Она подумала, что если “одолжить” инактивирующий ген XIST у Х-хромосомы и заставить его работать на лишнюю копию 21-й хромосомы, то активность последней будет подавлена, и симптомы болезни исчезнут. Вместе со своими коллегами Лоуренс решила проверить, будет ли такая методика работать на практике.
Учёные взяли несколько клеток у человека с синдромом Дауна и при помощи биоинженерных технологий превратили их в плюрипотентные стволовые клетки. Это означает, что клеточные культуры как бы “откатили” назад к истокам, превратив их в эмбриональные. Такие клетки способны в дальнейшем превратиться в любые, но если в их ядрах содержится лишняя копия 21-й хромосомы, то весь организм будет страдать от синдрома Дауна.
Инактивирующий ген XIST внедрили в одну из трёх копий 21-й хромосомы и добавили “переключатель” генов — антибиотик доксициклин. При введении в клетку он активировал ген XIST, что привело к блокированию экспрессии генов третьей копии 21-й хромосомы.
Казалось бы, методика сработала, но всё не так просто. Прежде чем начать думать над лекарством от синдрома Дауна на основе этой технологии, необходимо ответить на несколько важных вопросов. Во-первых, пока неясно, подавляет ли XIST экспрессию абсолютно всех генов лишней хромосомы. А во-вторых, не подавляет ли он экспрессию генов соседних, нужных хромосом. В любом из этих случаев могут возникнуть серьёзные проблемы. “Генетически модифицированного” ребёнка медики из клеток не вырастили, а потому увидеть результат такого вмешательства они не в состоянии.
Но есть и хорошая новость: методика, разработанная Лоуренс, может привести к эффективному лечению не только синдрома Дауна, но и синдрома Патау, вызванного трисомией 13-й хромосомы. В отличие от больных синдромом Дауна, дети, рождённые с диагнозом Патау, лишь в 5% случаев доживают до одного года.
Результаты исследования Лоуренс описаны в её статье, опубликованной в журнале Nature.
Автор: Ася Горина