CRISPR присоединяется к битве с выпуклостью, борется с ожирением без изменений в геноме

crispr
                Кредит: CC0 Public Domain

Новое серьезное исследование показывает, что терапия CRISPR может сократить жир без разреза ДНК. В статье, опубликованной 13 декабря 2018 года в журнале Science, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско описывают, как модифицированная версия CRISPR использовалась для увеличения активности определенных генов и предотвращения тяжелого ожирения у мышей с генетические мутации, которые предрасполагают их к экстремальному увеличению веса. Важно отметить, что исследователи достигли длительного контроля веса без единого изменения генома.
                                                                                       

Мутации в единственном экземпляре способствуют распространению многих заболеваний человека

Хотя человеческий геном содержит две копии каждого гена у человека, по одной от каждого родителя, ученым известно, по крайней мере, 660 генов, где мутация в одной копии может привести к заболеваниям, некоторые из которых разрушительны. Одним из таких состояний является тяжелое ожирение, которое авторы нового исследования использовали в качестве модели для разработки нового терапевтического подхода к лечению этих расстройств.

Мутации в одной копии SIM1 или MC4R — двух генов, критически важных для регуляции голода и сытости — являются наиболее часто наблюдаемыми мутациями у людей с ожирением. Когда обе копии этих генов функционируют, люди обычно могут управлять своим потреблением пищи. Но мутации могут сделать одну копию неработоспособной, вынуждая тело полагаться исключительно на одну рабочую копию, которая сама по себе недостаточно сигнализирует о насыщении, оставляя страдающих людей безудержным аппетитом. В результате они не могут контролировать потребление пищи и в конечном итоге страдают ожирением. Но последние достижения в технологии CRISPR могут предложить решение.

«Мы думали, что, если бы мы могли увеличить дозировку существующей функциональной копии гена, мы могли бы предотвратить многие человеческие заболевания у людей с этими мутациями», — сказал Надав Ахитув, доктор философии, профессор биоинженерии и терапевтических наук. и старший автор нового исследования. «Мы смогли достичь этого, используя новую технологию на основе CRISPR, разработанную прямо здесь, в UCSF».

CRISPRa активирует гены, подавляющие аппетит

Рассматриваемая технология — CRISPRa (для активации). Разработанный в UCSF в лаборатории Джонатана Вейсмана, доктора философии, профессора клеточной и молекулярной фармакологии, CRISPRa отличается от обычного CRISPR тем, что не вносит изменений в геном. Он сохраняет систему наведения CRISPR, которая может быть запрограммирована на определенную последовательность ДНК, но заменяет молекулярные ножницы ручкой регулировки громкости. Когда CRISPRa находит свою цель, он усиливает активность этого гена. Изменения не вносятся.

Признавая его потенциал, исследователи создали системы CRISPRa, предназначенные для последовательностей, которые регулируют активность SIM1 или MC4R. Они использовали систему доставки вируса для введения этих конструкций CRISPRa в области контроля голода мозга у мышей, которые были генетически сконструированы так, чтобы иметь только одну функциональную копию любого гена.

Мыши, получившие конструкции CRISPRa, произвели больше SIM1 или MC4R, чем те, которые этого не сделали. Кроме того, количества были сопоставимы с тем, что обычно производят мыши с двумя рабочими копиями этих генов. Самое главное, что увеличенная доза была достаточной для предотвращения ожирения у мышей.

«Результаты были впечатляющими. Мыши, у которых отсутствовала одна копия гена SIM1, получали инъекции CRISPRa в возрасте четырех недель и поддерживали здоровую массу тела, как нормальные мыши. Мыши, которые не получали инъекции CRISPRa, не могли остановиться ели. Они начали прибавлять в весе в возрасте шести недель, и к тому времени, когда им было по 10 недель, у них был тяжелый ожирение на обычной диете «, — говорит Навнэт Матару, доктор философии, исследователь в Ахитувской лаборатории и ведущий автор. нового исследования.

Мыши, обработанные CRISPRa, были на 30-40% легче, чем их необработанные аналоги. Эффекты также были длительными. Исследователи наблюдали за мышами в течение десяти месяцев — значительной части нормальной продолжительности жизни мыши — и обнаружили, что те, кто получал однократное лечение CRISPRa, сохраняли здоровый вес в течение всего периода мониторинга.

«Эти результаты показывают, что CRISPRa можно использовать для увеличения дозировки генов при заболеваниях, возникающих в результате отсутствия копии, обеспечивая потенциальное излечение определенных форм ожирения, а также сотен других заболеваний», — сказал Матару.

CRISPRa может преодолеть пределы редактирования генов

Исследователи полагают, что могли бы достичь аналогичных результатов, используя CRISPR для редактирования геномов этих мышей, но утверждают, что CRISPRa имеет ряд преимуществ по сравнению со стандартной версией технологии редактирования генов.

«В терапевтических целях CRISPRa может быть предпочтительнее обычного CRISPR. Он решает многие проблемы, связанные с внесением постоянных модификаций в геном, и имеет потенциал для лечения множества генетических заболеваний, для которых редактирование генов не вариант «, сказал Кристиан Вайсс, доктор медицины, доктор философии, Вера М. Лонг Эндовед Кафедра исследований диабета в UCSF и соавтор исследования.

Хотя CRISPR нацелен на определенные последовательности ДНК, наблюдаются нецелевые эффекты. С обычным CRISPR это может привести к непреднамеренным, но постоянным изменениям в геноме с потенциально вредными последствиями. Тем не менее, нецелевые эффекты, связанные с CRISPRa, с меньшей вероятностью будут наносить ущерб, поскольку постоянные изменения не вносятся. Фактически, новое исследование показывает, что использование CRISPRa для нацеливания на промоторы и энхансеры — некодирующие последовательности ДНК, которые контролируют, когда и где включен ген, — по-видимому, предотвращает нецелевые эффекты, ограничивая желаемые эффекты конкретными интересующими тканями.

Исследователи также отмечают, что CRISPRa может быть использован для лечения других видов генетических заболеваний. Заболевания, возникающие в результате так называемых «микроделеций» — термин, который противоречит интуитивно относится к потере больших сегментов хромосом, которые охватывают миллионы нуклеотидов и множественные гены, — в настоящее время слишком велики, чтобы их можно было восстановить традиционным CRISPR. В таких случаях CRISPRa может быть использован для компенсации делеции путем увеличения активности нескольких генов в неизмененной копии хромосомы. И в случаях, когда ген полностью потерян, CRISPRa может активировать другой ген с аналогичной функцией, чтобы компенсировать недостающий ген, сказали исследователи.

«Хотя это конкретное исследование было посвящено ожирению, мы считаем, что наша система может быть применена к любой ситуации, в которой наличие только одной функциональной копии гена ведет к заболеванию», — сказал Ахитув. «Наш метод демонстрирует огромный терапевтический потенциал при многих заболеваниях, и мы показываем, что мы можем достичь этих преимуществ без внесения каких-либо изменений в геном».

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *