Наследственные заболевания в настоящее время наиболее эффективно лечатся методами генной терапии. Но остается главная проблема – замена дефектного гена на здоровый носит временный характер. Зачастую уже через несколько недель измененный ген перестает функционировать.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе (Washington University School of Medicine) объединили метод редактирования генов CRISPR и вирусные векторы для точной доставки здорового гена в эксперименте на живых мышах. Был продемонстрирован относительный длительный эффект – здоровый ген функционировал не менее 6 месяцев, после чего наблюдение было прекращено. Авторы не исключают, что ген мог сохранять активность в течение всей жизни мышей.
Новый метод комбинированной генной терапии был опробован на мышах с наследственной эмфиземой легких, связанной с дефицитом альфа-1-антитрипсина – белка, вырабатываемого в печени и необходимого для инактивации ряда ферментов. В настоящее время метод проверяется на моделях гемофилии – наследственном нарушении свертывания крови.
Идея доставки генов в клетки-мишени вирусами не нова. Ученые использовали естественную способность вирусов встраивать свой генотип в клетки-хозяева, предварительно инактивировав их патогенные свойства и «загрузив» необходимыми генами.
Так, например, недавнее исследование 10 пациентов с гемофилией показало, что вирусы (без CRISPR) успешно доставляли здоровый ген в клетки. Такая терапия привела к облегчению течения заболевания. Проблема в том, что техника вирусных векторов недостаточно точна, и полностью контролировать процесс невозможно. На каком-то из этапов остается положиться на случай и надеяться, что в процессе встраивания гена не возникнет нежелательных мутаций.
Появление технологии CRISPR, которую также называют генетическими ножницами, позволило максимально приблизить результат генной терапии к желаемому уровню. Она наиболее точно из существующих методов определяет целевой участок ДНК, содержащий дефектный ген, отсекает мутантный участок и встраивает на его место здоровый. Основной вопрос при применении CRISPR – это доставка его в клетку-мишень.
Исследователи объединили оба метода генной терапии, чтобы они компенсировали недостатки друг друга. Они использовали инактивированный аденовирус в качестве средства доставки в клетки, а CRISPR – для управления и редактирования ДНК.
Аденовирус был выбран не случайно. Авторы доказали, что его использование в качестве вектора приводит к более стойкому эффекту. Предыдущие исследования комбинированной CRISPR-вирусной терапии в других лабораториях проводились с адено-ассоциированными вирусами (AAV) на модели мышечной дистрофии Дюшенна. Этот тип доставки уступает аденовирусам: AAV сложнее производить, к тому же «грузоподъемность» у них меньше, хотя ее и хватало для терапии дистрофии Дюшенна. Но, например, для лечения гемофилии требуется вирус, способный транспортировать более крупные участки ДНК. Аденовирус идеально подходит для этой цели, хотя нельзя забывать о вопросах его безопасности.
Вирусы, несущие в себе здоровый ген, были нацелены CRISPR на так называемую «тихую гавань» ДНК – отдаленные от наиболее активных генов участки, вмешательство в которые не повлечет нежелательных последствий.
Мыши, участвовавшие в эксперименте, были здоровы в течение всего наблюдения, никаких побочных эффектов терапии не отмечалось. Тем не менее, нельзя исключать реакции иммунной системы как на CRISPR, так и на аденовирусы. Авторы исследования продолжают изучать безопасность и эффективность комбинирования аденовирусной доставки и CRISPR для генной терапии гемофилии.
Статья C. J. Stephens et al. Targeted in vivo knock-in of human alpha-1-antitrypsin cDNA using adenoviral delivery of CRISPR/Cas9 опубликована в журнале Gene Therapy.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам WUSTL: CRISPR enhances gene therapy to fight inherited diseases.
