CRISPR усиливает генную терапию для борьбы с наследственными заболеваниями

CRISPR усиливает генную терапию для борьбы с наследственными заболеваниями
                Показано изображение просвечивающего электронного микроскопа частиц аденовируса. Новое исследование на мышах объединило молекулярные инструменты — аденовирус и CRISPR — для улучшения генной терапии. Предоставлено: CDC/G. Уильям Гэри младший

Генная терапия показала многообещающие результаты в лечении наследственных генетических заболеваний, но основная проблема, которая разочаровала ученых, остается: замена «плохого» гена на здоровый часто является кратковременным исправлением. Как правило, здоровый ген замещения работает всего несколько недель.
                                                                                       

Теперь ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе объединили инструмент для редактирования генов CRISPR с деактивированным вирусом, чтобы доставить здоровый ген в точное место в организме живых мышей. Что еще более важно, исследователи продемонстрировали, что встроенный ген оставался должным образом активированным у мышей в течение по крайней мере шести месяцев. Согласно исследователям, типичная продолжительность экспрессии генов этого типа составляет от четырех до шести недель. Исследователи завершили эксперимент на шестимесячной отметке для изучения мышей, но сказали, что продолжительность устойчивой экспрессии генов была эквивалентна исправлению, которое продлило бы продолжительность жизни мышей.

Исследование опубликовано в Интернете в журнале Gene Therapy.

«На протяжении многих лет одним из ограничений генной терапии была сложность в достижении долгосрочной экспрессии генов для лечения заболеваний», — сказал старший автор Дэвид Т. Кюриэль, доктор медицинских наук, профессор радиационной онкологии и биология рака. «Мы показали долговременную экспрессию гена, который лечит дефицит альфа-1-антитрипсина, который является наиболее распространенной формой наследственной эмфиземы. И теперь мы применяем эту технику для гемофилии, генетического состояния, при котором кровь не сгущается правильно «.

В течение десятилетий ученые изучали вирусы на предмет их способности доставлять гены непосредственно в клетки. В конце концов, простуда и другие болезни возникают, когда вирусы заражают клетки и внедряют вредную ДНК. Для осуществления генной терапии ученые использовали эту функцию вирусов, делая их безвредными и позволяя им вместо этого доставлять здоровые гены для противодействия заболеваниям.

Например, пациентам с гемофилией не хватает гена, который управляет свертыванием крови, в результате чего они подвергаются высокому риску опасного кровотечения. Недавнее исследование с участием 10 пациентов показало, что вирус (без CRISPR) успешно доставлял недостающий ген и помогал смягчать симптомы пациентов. Но техника остается чем-то вроде «Радуйся, Мария». Ученые не могут контролировать, где вирус вставляет ген в код ДНК клетки, что повышает риск нежелательных мутаций.

Но появление технологии редактирования генов CRISPR изменило это. Хотя CRISPR не идеален, он является точным методом редактирования генома и удобен для пользователя по сравнению с другими точными методами редактирования генов. Его сравнивали, например, с функцией «найти и заменить» текстового процессора. Ученые говорят CRISPR, какую комбинацию «букв» ДНК искать в клетке и какую последовательность ДНК заменить или вставить в это место. Задача CRISPR — доставить его в нужное место внутри тела.

Опираясь на свою собственную работу и работу других групп, Curiel и его команда объединили методы вирусной доставки с CRISPR, чтобы преодолеть ограничения обеих технологий. Исследователи используют аденовирус в качестве средства доставки и CRISPR в качестве навигатора и редактора, когда он туда попадает, вставляя желаемый ген в часть генома, которая вряд ли вызовет проблемы.

«Мы направили эти вирусы с помощью CRISPR на часть генома, которая называется безопасной гаванью», — сказал Кюриэль, директор Центра биологической терапии Медицинской школы. «Это части последовательности ДНК, которые являются тихими, удалены из более активных областей, и там, где маловероятно, чтобы этот тип редактирования делал что-либо вредное».

Чтобы максимизировать эффективность и долговечность, Curiel и его коллеги, включая первого автора Calvin J. Stephens, докторанта в лаборатории Curiel, использовали аденовирус в качестве средства доставки. Тип вируса, который может вызывать простуду, аденовирус, как было показано, более эффективен при переносе генов, чем другие вирусы.

Прошлая работа другой группы включала другой тип вируса для доставки CRISPR и ген для коррекции наследственного расстройства, называемого мышечной дистрофией Дюшенна, в мышиной модели заболевания. Мышечная дистрофия Дюшенна возникает, когда у пациентов отсутствует белок, жизненно важный для поддержания структуры мышц.

Согласно Curiel, вирус, используемый в экспериментах с мышечной дистрофией — адено-ассоциированный вирус — менее эффективен при доставке своего груза, чем аденовирус, использованный в настоящем исследовании. Аденоассоциированный вирус трудно продуцировать, и он может нести лишь небольшое количество ДНК. В то время как этого было достаточно для коррекции этого типа мышечной дистрофии, коррекция дефицита сыворотки крови требует гораздо более высокого уровня экспрессии генов. Другими словами, исправленные мышечные белки остаются на некоторое время, но сывороточные белки в крови должны постоянно обновляться. Чтобы поддерживать это постоянное обновление, был выбран аденовирус, потому что он может нести больше груза. Но недостатки аденовируса включают проблемы безопасности.

Похожие новости

Добавить комментарий

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