Ученые нашли способ "отредактировать" гены у взрослых
"Что захватывает в этом подходе - это то, что мы действительно можем исправить дефектный ген в живом взрослом животном", - восторгается доцент Массачусетского технологического института (MIT) Дэниел Андерсон (Daniel Anderson). Руководимая им группа исследователей впервые доказала, что заболевания, вызванные генными мутациями, поддаются лечению. В статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, авторский коллектив во главе с Андерсоном рассказал, как удалось вылечить лабораторных мышей от гепаторенальной тирозинемии. Эта болезнь, которой страдают и люди (в среднем один из 100 тыс.), вызывается мутацией и проявляется в неспособности печени расщеплять аминокислоту тирозин, из-за чего нарушаются метаболизм, работа нервной системы и почек.
Для лечения использовался так называемый CRISPR-метод редактирования генов. Журнал Sciense включил этот метод в ТОП-10 самых крупных научных прорывов 2013 г. (не в одной биологии, а во всей мировой науке в целом). Чтобы понять революционность CRISPR-метода и разделить восторг доцента Андерсона, нужно вспомнить, что понималось под генной инженерией раньше: группа ученых с помощью тончайших манипуляций изменяет (исправляет или модифицирует) некий ген в эмбриональной или другой стволовой клетке, из которой затем вырастает новый живой организм, орган или ткань. Подвергать генной инженерии взрослый организм казалось немыслимым: в самом деле, как исправить гены во всех клетках сразу? Ответом на этот вопрос и стал CRISPR-метод.
CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, то есть "сгруппированные регулярные разделенные промежутками короткие палиндромные повторы") - это специфические участки ДНК, открытые еще в 1987 г. японскими бактериологами. Постепенно выяснилось, что такие участки есть в ДНК примерно 40% бактерий и 90% еще более древних микроорганизмов - архей. К началу 2010-х годов бактериологи установили, что участки CRISPR помогают бактериям весьма эффективно защищаться от вирусов-бактериофагов ("пожирателей бактерий"). Отсюда следовала возможность освоения нового способа борьбы с нежелательными бактериями: перепрограммировать CRISPR таким образом, чтобы вызвать "аутоиммунную" реакцию - заставить бактерии уничтожить самих себя. А в 2012 г. и начале 2013-го несколько групп исследователей показали, что CRISPR могут применяться для воздействия на ДНК не только бактерий, но и различных растений и животных, включая людей.
В системе защиты против вирусов, которую используют бактерии и археи, ключевую роль играет белок Cas9. Он с помощью так называемых ведущих РНК (guide RNA) атакует вирусную ДНК, не трогая ДНК своей клетки. Модифицировав этот ген и ведущую его РНК, можно внедрить их в клетку другого существа, например мыши или человека, чтобы Cas9 отредактировал там дефектный ген. В этом суть CRISPR-метода.
Андерсон и его коллеги вводили в гепатоциты (клетки печени) мыши специально сконструированные молекулы РНК, которые отправляли фермент Cas9 к мутированному гену, а также отрезок ДНК со "здоровым" геном ему на замену. Таким образом были отредактированы гены в 250 гепатоцитах, а благодаря их делению в течение месяца уже треть всех гепатоцитов были заменены на здоровые. И этого оказалось достаточно, чтобы обеспечить расщепление тирозина и, как следствие, выздоровление от гепаторенальной тирозинемии.
Микробиологи уверены, что подобным образом можно будет лечить многие генетические заболевания - от гемофилии до синдрома Хантингтона. Разумеется, эту методику нужно еще дорабатывать и совершенствовать, поэтому какое-то время опыты будут проводиться на мышах и других лабораторных животных. Но не исключено, что уже в следующем десятилетии слово CRISPR войдет в общечеловеческий обиход.