Генное редактирование уже реальность: ученые изобрели способ удалять болезни из ДНК человека

По мнению ученых, эпоха терапевтического редактирования генов человека не просто наступает, а она уже наступила. Нас ждет не просто лечение болезней, а удаление их из нашей ДНК, сообщает CNN.

Фото: Shutterstock

Когда в начале этого года умерла популярная звезда YouTube Адалия Роуз, она выглядела как миниатюрная болезненная женщина лет 80-ти. На самом деле ей было всего 15 лет, она стала жертвой прогерии, чрезвычайно редкого генетического заболевания, вызванного единственной мутацией в одной из 3 миллионов пар оснований, составляющих ДНК человека. Совершенно нормальные умом и духом дети с прогерией стареют очень быстро, обычно умирая в подростковом возрасте.

Роуз покорила сердца своих более чем 3 миллионов подписчиков на YouTube и 12 миллионов подписчиков в Facebook своим веселым, позитивным взглядом на жизнь и интересом к жизни. С помощью своей матери она поделилась подробностями своей изнурительной болезни с помощью оптимистичных, очаровательных видеороликов, оставив при этом достаточно места для своих танцев и многочисленных уроков по макияжу.

«Я выгляжу сексуально!» — сказала она своей аудитории, перебрасывая свои светлые волосы с голубыми кончиками через плечо в манере Лиззо, прежде чем сесть за стол, чтобы объяснить своим зрителям, какие лекарства она принимала и почему она потеряла зрение на один глаз.

В то время как Роуз провела свою короткую жизнь, помогая разрушить клеймо, связанное с разрушительной болезнью, генетик Дэвид Лю посвятил свою карьеру разработке способов изменения генетического кода, который унес жизнь Роуз в таком нежном возрасте.

«То, что одна-единственная ошибка в ее ДНК так рано оборвала жизнь Адалии, — это потеря для всех нас», — сказал Лю, профессор химии и химической биологии и директор Института трансформационных технологий в здравоохранении имени Меркина в Гарвардском университете.

По теме: Если хотите жить дольше – пейте больше кофе: исследования обнаружили целебные свойства напитка

«У меня не было возможности встретиться с Аделией до того, как она скончалась. Но каждый пациент с прогерией, которого я встречал, был теплым, очаровательным, красноречивым и глубоко вдохновляющим», — сказал Лю.

В своей гарвардской лаборатории Лю и его команда изобрели новые способы восстановления мутировавших генов, которые наносят меньше вреда ДНК, чем предыдущие технологии. Одно из нововведений его лаборатории называется базовым редактором, который он использовал в прошлом году для лечения прогерии у мышей. В ДНК четыре основания: аденин (А), цитозин (С), гуанин (Г) и тимин (Т). Они образуют определенные пары: A с T и G с C.

Лю надеется, что вскоре этот инструмент будет использоваться в клинических испытаниях на людях для лечения прогерии у людей.

«Редактор базы заходит в клетки животного, ищет ошибку, которая в прогерии — это переход буквы C в букву T, и меняет букву T обратно в букву C, — сказал Лю на конференции Life Itself, посвященной здоровью и оздоровительным мероприятиям. — И это все. Мы никогда не возвращаемся к пациенту — это одноразовое лечение, которое навсегда устраняет мутацию, вызывающую заболевание».

Через шесть месяцев после объявления об успешном лечении прогерии Лю и ученые из Детской исследовательской больницы Св. Иуды объявили, что они использовали редакторы оснований для лечения серповидно-клеточной анемии у мышей.

«Эпоха терапевтического редактирования генов человека не просто наступает. Она уже наступила», — сказал Лю аудитории Life Itself.

Преимущество

Ученые редактируют гены с помощью ферментов, специально разработанных для нацеливания на определенную последовательность ДНК, вырезания повреждающего генетического материала и вставки замещающей ДНК. Однако на протяжении десятилетий известные методы модификации нашего генетического кода были неуклюжими, часто не достигая своей цели или вырезая слишком много или слишком мало генетического материала.

Появление систем CRISPR в 1990-х годах и, в частности, CRISPR-Cas-9 в 2013 году ознаменовало новый, более элегантный способ редактирования генов. CRISPR использует так называемую направляющую РНК, чтобы направить фермент Cas-9 в более точное место на цепи ДНК, чтобы сделать разрез.

После нескольких лет проверки Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило CRISPR-Cas-9 в 2021 году для использования в клинических испытаниях на людях при серповидно-клеточной анемии. Также проводятся клинические испытания для проверки безопасности редактирования генов при заболевании крови, называемом бета-талассемией, врожденном амаврозе Лебера, который является формой наследственной детской слепоты, раке крови, лейкемии и лимфоме, диабете 1 типа и ВИЧ/СПИДе.

В 2021 году исследователи сообщили, что они успешно излечили редкое болезненное состояние, называемое транстиретиновым амилоидозом, у шести человек с помощью одного лечения. Смертельная болезнь заставляет белок, называемый TTR, сворачиваться в скопления и атаковать сердце и нервы. В исследовании, опубликованном в августе, сообщалось, что уровни TTR у некоторых людей после лечения снизились в среднем на 87%.

Однако, как и более старые технологии редактирования, CRISPR-Cas-9 разрезает обе цепи ДНК, что имеет некоторые недостатки, как сказал Лю. Во-первых, по его словам, некоторые ячейки отменяли изменения после того, как они были сделаны, «поэтому общая эффективность редактирования была очень низкой».

Команда Лю обнаружила, что если вы разрежете только одну нить двойной спирали ДНК с помощью технологии на основе CRISPR и «срежете» другую, клетка с большей вероятностью внедрит соответствующее изменение во второй цепочке без жалоб и с меньшим количеством ошибок.

Редактирование больших последовательностей ДНК

Лю и его команда также изобрели другой тип инструмента на основе CRISPR, называемый первичным редактором, который мог вносить более крупные и сложные изменения в ДНК, чего не могли базовые редакторы.

В тестах с использованием человеческих клеток, выращенных в лаборатории, команда Лю использовала первичное редактирование, чтобы исправить гены, ответственные за болезнь Тея-Сакса, смертельное неврологическое расстройство, которое поражает в первые несколько месяцев жизни. Дети с болезнью Тея-Сакса обычно умирают в течение нескольких лет после появления симптомов.

«Мне нравится использовать аналогию: исходный CRISPR-Cas_9 подобен ножницам, разрезающим ДНК. Базовые редакторы похожи на карандаши, которые точно исправляют буквы, заменяя их на одну из четырех разных букв, — объяснил Лю. — И основные редакторы подобны молекулярным текстовым процессорам, которые выполняют настоящий поиск и замену больших последовательностей».

По словам Лю, только треть из 75 000 известных «орфографических ошибок», вызывающих генетические заболевания, могут быть исправлены базовыми редакторами. «Но добавьте нашего главного редактора, и вместе они смогут, наконец, освободить нас от ответственности за подавляющее большинство орфографических ошибок в нашей ДНК», — сказал он аудитории Life Itself.

«Мы должны убедиться, что все эти различные технологии очень тщательно проходят клинические испытания, — добавил Лю. — Но если они окажутся безопасными и эффективными, то можно представить себе лечение не только редких орфографических ошибок, вызывающих тяжелые генетические заболевания, но, возможно, даже лечение вариантов генов, которые, как мы знаем, способствуют таким ужасным заболеваниям, как болезнь Альцгеймера или высокий уровень холестерина».

Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблоке – читайте все это на ForumDaily New York.

В сообщении в блоге 2019 года бывший директор Национального института здравоохранения доктор Фрэнсис Коллинз назвал первичное редактирование «революционным», заявив, что Лю и его команда «использовали свою новую систему для вставки новых сегментов ДНК длиной до 44 букв и удаления сегментов как минимум в 80 букв длиной».

Однако Коллинз добавил: «Неясно, может ли первичное редактирование вставлять или удалять ДНК размером с полноразмерный ген, который может содержать до 2,4 миллиона букв».

Генетическое редактирование не будет решением всех жизненных болезней, как предупредил Лю. Например, инфекции и раковые клетки — это две области, которые плохо подходят для редактирования генов, потому что вам нужно будет коснуться каждой клетки, чтобы остановить болезнь.

Читайте также на ForumDaily:

СПА со 100-летней историей: почему вы должны посетить горячие источники в Арканзасе

Больше никаких убийств животных: в США строят самый большой в мире завод по производству искусственного мяса

Что покрывает Medicare: 14 малоизвестные бесплатные услуги, которые помогут сэкономить деньги и предотвратить проблемы со здоровьем

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.