Генне редагування вже реальність: вчені винайшли спосіб видаляти хвороби з ДНК людини

На думку вчених, епоха терапевтичного редагування генів людини не просто настає, а вона вже настала. Нас чекає не просто лікування хвороб, а видалення їх із нашої ДНК. CNN.

Фото: Shutterstock

Коли на початку цього року померла популярна зірка YouTube Адалія Роуз, вона виглядала як мініатюрна хвороблива жінка років 80-ти. Насправді їй було всього 15 років, вона стала жертвою прогерії, надзвичайно рідкісного генетичного захворювання, спричиненого єдиною мутацією в одній із 3 мільйонів пар основ, що становлять ДНК людини. Цілком нормальні розумом і духом діти з прогерією старіють дуже швидко, зазвичай помираючи у підлітковому віці.

Роуз підкорила серця своїх більш ніж 3 мільйонів передплатників на YouTube та 12 мільйонів передплатників у Facebook своїм веселим, позитивним поглядом на життя та інтересом до життя. За допомогою своєї матері вона поділилася подробицями своєї виснажливої ​​хвороби за допомогою оптимістичних, чарівних відеороликів, залишивши достатньо місця для своїх танців і численних уроків з макіяжу.

«Я виглядаю сексуально!» - сказала вона своїй аудиторії, перекидаючи своє світле волосся з блакитними кінчиками через плече в манері Ліззо, перш ніж сісти за стіл, щоб пояснити своїм глядачам, які ліки вона приймала і чому вона втратила зір на одне око.

У той час як Роуз провела своє коротке життя, допомагаючи зруйнувати тавро, пов'язане з руйнівною хворобою, генетик Девід Лю присвятив свою кар'єру розробці способів зміни генетичного коду, який забрав життя Роуз у такому ніжному віці.

«Те, що одна-єдина помилка в її ДНК так рано обірвала життя Адалії, — це втрата для всіх нас», — сказав Лю, професор хімії та хімічної біології та директор Інституту трансформаційних технологій у охороні здоров'я імені Меркіна у Гарвардському університеті.

За темою: Якщо хочете жити довше – пийте більше кави: дослідження виявили цілющі властивості напою

«У мене не було можливості зустрітися з Аделією до того, як вона померла. Але кожен пацієнт із прогерією, якого я зустрічав, був теплим, чарівним, промовистим і глибоко надихаючим», — сказав Лю.

У своїй гарвардській лабораторії Лю і його команда винайшли нові способи відновлення генів, що мутували, які завдають менше шкоди ДНК, ніж попередні технології. Одне з нововведень його лабораторії називається базовим редактором, який він використав минулого року для лікування прогерії мишей. У ДНК чотири підстави: аденін (А), цитозин (С), гуанін (Г) та тимін (Т). Вони утворюють певні пари: A з T та G з C.

Лю сподівається, що незабаром цей інструмент використовуватиметься у клінічних випробуваннях на людях для лікування прогерії у людей.

«Редактор бази заходить у клітини тварини, шукає помилку, яка в прогерії – це перехід літери C у букву T, і змінює букву T назад у букву C, – сказав Лю на конференції Life Itself, присвяченій здоров'ю та оздоровчим заходам. - І це все. Ми ніколи не повертаємося до пацієнта — це одноразове лікування, яке назавжди усуває мутацію, яка викликає захворювання».

Через шість місяців після оголошення про успішне лікування прогерії Лю та вчені з Дитячої дослідницької лікарні Св. Іуди оголосили, що вони використали редактори підстав для лікування серповидно-клітинної анемії у мишей.

«Епоха терапевтичного редагування генів людини не просто настає. Вона вже настала», - сказав Лю аудиторії Life Itself.

перевага

Вчені редагують гени за допомогою ферментів, спеціально розроблених для націлювання на певну послідовність ДНК, вирізування ушкоджуючого генетичного матеріалу та вставки замінної ДНК. Однак протягом десятиліть відомі методи модифікації нашого генетичного коду були незграбними, часто не досягаючи своєї мети або вирізуючи надто багато чи мало генетичного матеріалу.

Поява систем CRISPR у 1990-х роках і, зокрема, CRISPR-Cas-9 у 2013 році ознаменувала новий, більш елегантний спосіб редагування генів. CRISPR використовує так звану напрямну РНК, щоб направити фермент Cas-9 у більш точне місце на ланцюгу ДНК, щоб зробити розріз.

Після кількох років перевірки Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів США схвалило CRISPR-Cas-9 у 2021 році для використання у клінічних випробуваннях на людях під час серповидно-клітинної анемії. Також проводяться клінічні випробування для перевірки безпеки редагування генів при захворюванні крові, званому бета-таласемією, уродженому амаврозі Лебера, який є формою спадкової дитячої сліпоти, раку крові, лейкемії та лімфомі, діабеті 1 типу та ВІЛ/СНІДі.

У 2021 році дослідники повідомили, що вони успішно вилікували рідкісний хворобливий стан, званий транстиретиновим амілоїдозом, у шести осіб за допомогою одного лікування. Смертельна хвороба змушує білок, званий TTR, згортатися в скупчення та атакувати серце та нерви. У дослідженні, опублікованому у серпні, повідомлялося, що рівні TTR у деяких людей після лікування знизилися в середньому на 87%.

Однак, як і старі технології редагування, CRISPR-Cas-9 розрізає обидва ланцюги ДНК, що має деякі недоліки, як сказав Лю. По-перше, за його словами, деякі осередки скасовували зміни після того, як вони були зроблені, тому загальна ефективність редагування була дуже низькою.

Команда Лю виявила, що якщо ви розріжете лише одну нитку подвійної спіралі ДНК за допомогою технології на основі CRISPR та «зріжете» іншу, клітина з більшою ймовірністю впровадить відповідну зміну в другому ланцюжку без скарг та з меншою кількістю помилок.

Редагування великих послідовностей ДНК

Лю та його команда також винайшли інший тип інструменту на основі CRISPR, званий первинним редактором, який міг вносити більші та складніші зміни до ДНК, чого не могли базові редактори.

У тестах з використанням людських клітин, вирощених у лабораторії, команда Лю використала первинне редагування, щоб виправити гени, відповідальні за хворобу Тея-Сакса, смертельне неврологічне розлад, яке вражає у перші кілька місяців життя. Діти з хворобою Тея Сакса зазвичай помирають протягом декількох років після появи симптомів.

«Мені подобається використовувати аналогію: вихідний CRISPR-Cas_9 подібний до ножиць, що розрізають ДНК. Базові редактори схожі на олівці, які точно виправляють літери, замінюючи їх на одну із чотирьох різних літер, — пояснив Лю. — І основні редактори подібні до молекулярних текстових процесорів, які виконують справжній пошук і заміну великих послідовностей».

За словами Лю, лише третина з 75 000 відомих «орфографічних помилок», що викликають генетичні захворювання, може бути виправлена ​​базовими редакторами. "Але додайте нашого головного редактора, і разом вони зможуть нарешті звільнити нас від відповідальності за переважну більшість орфографічних помилок у нашій ДНК", - сказав він аудиторії Life Itself.

«Ми маємо переконатися, що всі ці різні технології дуже ретельно проходять клінічні випробування, — додав Лю. — Але якщо вони виявляться безпечними та ефективними, то можна уявити собі лікування не лише рідкісних орфографічних помилок, що викликають тяжкі генетичні захворювання, але, можливо, навіть лікування варіантів генів, які, як ми знаємо, сприяють таким жахливим захворюванням, як хвороба Альцгеймера чи високий рівень холестерину».

Вам може бути цікаво: головні новини Нью-Йорка, історії наших іммігрантів і корисні поради про життя в Великому яблуці - читайте все це на ForumDaily New York.

У повідомленні в блозі 2019 року колишній директор Національного інституту охорони здоров'я доктор Френсіс Коллінз назвав первинне редагування «революційним», заявивши, що Лю та його команда «використали свою нову систему для вставки нових сегментів ДНК довжиною до 44 літер та видалення сегментів як мінімум у 80 літер. довжиною».

Однак Коллінз додав: «Неясно, чи первинне редагування може вставляти або видаляти ДНК розміром з повнорозмірний ген, який може містити до 2,4 мільйона літер».

Генетичне редагування не буде розв'язанням усіх життєвих хвороб, як попередив Лю. Наприклад, інфекції та ракові клітини – це дві області, які погано підходять для редагування генів, тому що вам потрібно буде торкнутися кожної клітини, щоб зупинити хворобу.

Читайте також на ForumDaily:

СПА зі 100-річною історією: чому ви повинні відвідати гарячі джерела в Арканзасі

Більше жодних убивств тварин: у США будують найбільший у світі завод із виробництва штучного м'яса

Що покриває Medicare: 14 маловідомі безкоштовні послуги, які допоможуть заощадити гроші та запобігти проблемам зі здоров'ям

Хочете більше важливих та цікавих новин про життя в США та імміграцію до Америки? - Підтримайте нас донатом! А ще підписуйтесь на нашу сторінку в Facebook. Вибирайте опцію «Пріоритет у показі» і читайте нас першими. Крім того, не забудьте оформити передплату на наш канал у Telegram  і в Instagram- там багато цікавого. І приєднуйтесь до тисяч читачів ForumDaily Нью-Йорк — там на вас чекає маса цікавої та позитивної інформації про життя в мегаполісі.