Новости
Лечение генетических мутаций
- Первое в мире применение праймированного редактирования ('Prime editing') на животных, болеющих генетическими заболеваниями
- Редактирование генома было удачным и присутствовало малое количество значительных побочных эффектов
Лечение генетических заболеваний до сих пор является сложной задачей. На сегодняшний день активно проводятся исследования технологии «генетических ножниц», которая напрямую удаляет или заменяет ДНК.
В последнее время метод праймированного редактирования набирает всё большую популярность. Данный метод позволяет исправлять все виды генетических мутаций, такие как вставки и делеции, а также одиночные нуклеотидные мутации. Это наилучший метод генетических ножниц из всех существующих.
Исследовательская команда профессора Ким Чонг Хуна (отделение офтальмологии больницы Сеульского национального университета) в сотрудничестве с профессором Ким Хёнг Бом (факультет фармакологии медицинского института университета Ёнсе) использовали метод праймированного редактирования и первыми в мире преуспели в редактировании генома на животной модели.
Ранее праймированное редактирование применялось в исправлении генетических мутаций у растений, клеток и эмбрионов. Однако, не было зарегистрировано успешных случаев применения данного метода на животных.
Результаты нового исследования были опубликованы в последнем номере журнала «Nature Biomdeical Engineering» (импакт-фактор 25.671).
Исследовательская команда использовала модель двух мышей, имеющих генетические заболевания печени и сетчатки глаз. В рамках каждой из моделей были разработаны и введены корректоры и произведены наблюдения.
Первая модель – модель мыши с мутацией в гене Fah. Мутация в данном гене не позволяет синтезировать фумарилацетоацетатгидролазу, что приводит к наследственной тирозинемии. После праймированного редактирования была подтверждена экспрессия белка фумарилацетоацетатгидролазы. Генетическое редактирование выполнено эффективно.
Вторая модель – модель мыши с мутацией в гене RPE65. При мутации в данном гене невозможен синтез белка RPE65, что вызывает амавроз Лебера (врождённое заболевание сетчатки). Точно так же, после редактирование экспрессия белка PRE65 была восстановлена, а зрительная функция улучшилась. На электроретинограмме, которая измеряет электрический ответ сетчатки, волна a и волна b восстановились до уровней 59% и 27% соответственно по сравнению с нормой. Согласно результатам теста на зрительную моторную реакцию, который измеряет остроту зрения, также наблюдалось восстановление до 83% от нормальных значений.
Изображение №1. Справа видно восстановление экспрессии белка RPE65 в пигментных эпителиальных клетках сетчатки после праймированного редактирования.
В обеих моделях мышей помимо желаемого корректирующего эффекта такие побочные эффекты, как непреднамеренный эффект и эффект свидетеля, были незначительно малы. Непреднамеренный эффект – побочный эффект, при котором происходит экспрессия других генов, отличных от тех, которые планировалось исправить, а эффект свидетеля – эффект, при котором во время коррекции воздействию подвергается соседнее основание.
Изображение №2. Данные результатов, в которых генная коррекция была индуцирована только в желаемом месте (центре) праймированным редактированием.
В рамках данного исследования впервые было успешно применено праймированное редактирование на животных, что привело к значительному прогрессу в исследовании генетических ножниц.
Технология генетических ножниц прошла через несколько этапов развития. Первые генетические ножницы CRISPR - это технология, в основе использовании которой лежит разрезание обеих нитей двойной спирали ДНК. Однако при применении данного метода были отмечены некоторые побочные эффекты. Далее был разработан корректор оснований, который не режет ДНК, но генные мутации, которые можно исправить, были ограничены, а также возникали нецелевые или посторонние побочные эффекты.
Праймированное редактирование в свою очередь позволяет исправить все виды генетических мутаций и имеет мало побочных эффектов. Однако данная инновационная технология не проста с точки зрения разработки, поэтому до сих пор не было примеров успешного применения на животных.
Профессор Ким Хёнг Бом (факультет фармокалогии медицинского института университета Ёнсе):
«Праймированное редактирование – новейший метод генной инженерии, позволяющий редактировать различные генные мутации, не разрезая двойную спираль ДНК. Данное исследование – первое в мире исследование, доказавшее терапевтическую эффективность праймированного редактирования генетических заболеваний на животных».
Профессор Ким Чонг Хун (отделение офтальмологии больницы Сеульского национального университета):
«Генное редактирование – это метод фундаментального лечения генетических заболеваний. Мы надеемся на большую поддержку со стороны общества для возможности дальнейшей разработки различных методов лечения больных, страдающих генетическими заболеваниями».
В настоящее время в детской больнице Сеульского национального университета разрабатывается метод праймированного редактирования для детей с генетическими заболеваниями сетчатки глаз. Однако ввиду того, что данные заболевания встречаются очень редко, сложно получить финансовую поддержку для дальнейших исследований и разработки. Если будет предоставлена возможность клинических исследований, финансируемых государством, результаты этого исследования можно будет использовать для лечения пациентов с врожденным заболеванием сетчатки.