Ученым удалось исправить генетическую мутацию, которая вызывает дегенеративное заболевание глаз и слепоту, с помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.
Одним из способов лечения наследственных глазных болезней является пересадка индуцированных стволовых клеток, которые были получены из тканей самого пациента (обычно из клеток образца соединительной ткани). Поскольку индуцированные стволовые клетки генетически идентичны другим клеткам организма, они хорошо приживаются и не отторгаются иммунной системой. Однако по той же причине они содержат ассоциированные с заболеванием вредоносные мутации, и, следовательно, не могут защитить пациента от рецидива болезни.
Чтобы решить эту проблему, ученые из Университета Айовы решили опробовать процедуру редактирования генома индуцированных стволовых клеток перед их трансплантацией. Исследователи использовали недавно созданную систему редактирования генома CRISPR/Cas9. Принцип ее работы заключается в разрезании геномной ДНК в том месте, которое содержит мутацию, и исправление мутации на основе заранее введенной «правильной» последовательности.
Ученые работали со случаем тяжелого пигментного ретинита. Это дегенеративное заболевание глаз, которое вызывает сильное ухудшение зрения и слепоту. Известно, что оно вызывается мутацией в гене RPGR, который находится на X-хромосоме.
Из фибробластов пациента, страдающего от ретинита, были получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, содержащие мутацию в RPGR. В них с помощью плазмиды вводилась нуклеиновая кислота, последовательность которой соответствовала мутантной форме гена-мишени и которая выступала в роли «наводчика» для нуклеазы. Одновременно на этой же плазмиде помещалась и последовательность, отвечающая за синтез белка-нуклеазы Cas9 — этот белок находит дефектный ген, ориентируясь по направляющей РНК, и производит его разрезание в нужном месте.
После внесения разрыва клеточные ферменты производят замену мутантной формы гена на ту, что представлена в «правильной» копии (эти копии обычно доставляют вместе с направляющей РНК и нуклеазой). В результате редактирования мутантный участок гена RPGR, «TAG», был заменен на нормальный «GAG». С помощью ПЦР-анализа ученые удостоверились, что у 13 процентов использованных стволовых клеток мутация гена RPGR была успешно исправлена.
CRISPR/Cas9 — генетический механизм у бактерий и архей, который предотвращает проникновение в клетку вирусных инфекций через разрезание чужеродной ДНК. Система состоит из ряда повторов с чередующимися последовательностями, которые могут соответствовать определенным фрагментам-отпечаткам ДНК вируса. Такие повторы экспрессируются в виде направляющей РНК, которые присоединяются к генам вируса и служат сигналом для белка Cas9.
В 2015 году синдикат bng0, возглавляемый Борисом Николичем — бывшим научным консультантом фонда Билла и Мелинды Гейтс, — стал основным инвестором американской биотехнологической компании Editas Medicine. Эта компания занимается разработкой технологии генетической терапии с помощью техники CRISPR/Cas9. Первым заболеванием, на лечение которого сосредоточились лаборатории Editas Medicine, станет амавроз Лебера десятого типа — другая глазная болезнь, связанная с повреждением одного из генов, необходимых для работы светочувствительных клеток сетчатки.
Автор: Александр Еникеев