Метод CRISPR впервые испытали на жизнеспособных человеческих эмбрионах

Исследовательская группа из Гуанчжоуского медицинского университета в Китае (Guangzhou Medical University) исправила генетические мутации в нескольких клетках трёх человеческих эмбрионов при помощи метода геномного редактирования CRISPR. Отмечается, что это исследование является первым в своём роде, которое описывает результаты использования CRISPR в жизнеспособных человеческих эмбрионах.

Работа, в ходе которой учёные попытались «отремонтировать» ДНК шести эмбрионов, не является широкомасштабной. Тем не менее её результаты предполагают, что метод CRISPR на самом деле работает намного лучше на обыкновенных эмбрионах, чем в предыдущих испытаниях (то есть на генетически нездоровых эмбрионах, которые не могли развиться в дальнейшем в реальный плод и ребёнка).

метод CRISPR впервые испытали на жизнеспособных человеческих эмбрионах
Китайские специалисты впервые опробовали метод CRISPR на генетически здоровых человеческих эмбрионах.

«Всё это обнадёживает», — говорит Робин Лоуэлл-Бэдж (Robin Lovell-Badge) из лондонского Института имени Френсиса Крика. Исследователь и сам опубликовал несколько важных докладов по редактированию генома человека. Но он предупреждает, что количество «участников» эксперимента слишком мало, следовательно, нельзя делать какие-либо категоричные выводы.

Метод редактирования генома CRISPR является эффективным способом «выключения» генов с помощью введения мутаций, которые нарушают нормальную работу по воспроизводству ДНК. Технология CRISPR также может использоваться для «ремонтирования» генов, но такая работа намного сложнее.

До настоящего времени были опубликованы результаты экспериментов с методом CRISPR, в которым использовались лишь генетически нездоровые эмбрионы. Они были созданы, когда два сперматозоида оплодотворяли одну и ту же яйцеклетку. Специалисты говорят, что идея таких работ заключалась в следующем: более нравственно проводить исследования на тех эмбрионах, которые не могут полноценно развиваться.

Во время первых испытаний, когда учёные пытались исправить гены в «поломанных» человеческих эмбрионах, была успешно восстановлена менее чем одна клетка из десяти. Коэффициент эффективности был слишком низким, чтобы сделать такой метод практическим. Во время вторых испытаний (их результаты были опубликованы год назад) метод также показал низкий уровень эффективности.

Но специалисты замечают: все используемые эмбрионы были генетически аномальными, поэтому эксперименты не могли точно указать, насколько хорошо этот метод будет работать в случае более здоровых эмбрионов.

Исследовательская группа решила выяснить, есть ли «свет в конце тоннеля», если речь пойдёт о последних. Но учёные из Гуанчжоуского медицинского университета сначала провели эксперименты с генетически нездоровыми эмбрионами. Таким образом они ещё раз убедились, что «восстановительные работы» были на очень низком уровне. Однако они оказались более успешными, когда учёные применили эту же методику по исправлению мутаций в нормальных эмбрионах. Последние были получены из незрелых яйцеклеток, пожертвованных женщинами и парами, проходящими процедуру ЭКО.

Поясним, что незрелые яйцеклетки обычно не используются в ЭКО-клиниках, поскольку процент успеха зачать с их помощью детей значительно ниже, чем со зрелыми яйцеклетками. Однако дети могут рождаться и при применении первых.

Цзяньцяо Лю (Jianqiao Liu) и его исследовательская группа развивали пожертвованные для исследований незрелые яйцеклетки. Затем они оплодотворяли их, добавляя к ним сперму мужчин с наследственными заболеваниями. После они использовали метод CRISPR для «починки» одноклеточных зародышей, то есть прежде чем они начинали делиться.

Отмечается, что донором первой спермы являлся мужчина с мутацией G1376T в гене фермента G6PD. Такая мутация часто становится причиной фавизма. Это заболевание, при котором употребление некоторых продуктов (например, бобов) может вызывать разрушение красных кровяных телец.

В двух эмбрионах, которые в итоге получились, мутацию G1376T удалось исправить. Но в одном эмбрионе не все клетки были исправлены. Как выяснили учёные, метод CRISPR «выключил» ген G6PD в некоторых клетках, но не «починил» его — эмбрион стал «мозаичным» (чуть позже дадим более подробное объяснение этой проблемы).

Вторым донором спермы выступил мужчина, у которого была мутация, называемая beta41-42. Она являются одной из причин заболевания крови — бета-талассемии. Все четыре полученных эмбриона несли в себе эту мутацию. В одном использование метода CRISPR, вместо того чтобы исправить beta41-42, породило другую мутацию. Во втором мутация была успешно исправлена только в некоторых клетках, то есть снова был получен «мозаичный» эмбрион. В двух других эмбрионах метод и вовсе не сработал.

В общей сложности мутация в каждой клетке была исправлена лишь у одного эмбриона, в двух других ситуацию удалось улучшить лишь в части клеток.

Как уже было сказано, на основании работы с шестью эмбрионами нельзя сделать однозначный вывод. Но полученные результаты обнадёживают учёных, поскольку дают право предположить, что метод CRISPR успешнее «ремонтирует» гены в работе с нормальными (здоровыми) клетками. «Результаты исследования кажутся намного более перспективными, чем все предыдущие работы», — считает Фредерик Ланнер (Fredrik Lanner) из Каролинского института в Стокгольме.

Добавим, что несколько других исследовательских групп также начали работать с методом редактирования генома нормальных человеческих эмбрионов (или планируют начать это делать). В научной среде ходят также слухи, что три-четыре исследования с использованием метода CRISPR в работе с такими же человеческими эмбрионами уже завершены, но их результаты пока не опубликованы. Возможно, большой ажиотаж вокруг этой темы мог сделать учёных более осторожными со своими заявлениями.

Правда, всё-таки все полученные результаты показывают, что технология ещё далека от того, чтобы её можно было безопасно использовать при редактировании эмбрионов. И чтобы сделать методику более эффективной (и таким образом помочь детям избежать опасных наследственных генетических заболеваний), учёным ещё предстоит найти способ предотвращать появление мозаицизма, то есть наличия в тканях (растения, животного, человека) генетически различающихся клеток.

«Этот вопрос необходимо будет решить до того, как метод начнут клинически использовать для устранения заболеваний», — отмечает Лоуэлл-Бэдж. Кстати, прогресс уже есть: сегодня, по крайней мере, две исследовательские группы уже нашли способ снизить риск появления мозаицизма у животных.

Напомним также, что все подобные исследования ведутся под строгим контролем властей. Так, недавно Национальная академия наук, инженерии и медицины США представила отчёт, в котором заявила, что все исследования, касающиеся зародышевой линии, должны соответствовать ряду критериев.

В частности, такая технология может быть разрешена для использования парами, в которых оба партнёра имеют серьёзные генетические заболевания. Как говорится в заявлении официального органа, в таком случае технология редактирования генома эмбрионов может стать «действительно последним разумным вариантом», чтобы получить здорового ребёнка. Что же касается редактирования генома для получения ребёнка «по заказу», то тут учёные едины: такого рода исследования в ближайшие годы проводиться не будут.

Результаты исследования китайских специалистов опубликованы в научном издании Molecular Genetics and Genomics.

Ссылка на источник