CRISPR дает надежду на лечение серповидноклеточной анемии

CRISPR дает надежду на излечение серповидноклеточной анемии
                При серповидноклеточной анемии эритроциты деформируются и плохо переносят кислород. Предоставлено: OpenStax College по лицензии CC BY 3.0.

Благодаря технологии редактирования генов «вырезать и вставить» CRISPR ученые ищут лекарство от серповидно-клеточной анемии — генетического заболевания крови — в то время как другие исследования изучают, как расширить потенциал лечения на основе CRISPR.
                                                                                       

Ранее в этом десятилетии генетики обнаружили, что они могут легко перепрограммировать бактериальный иммунный механизм для создания инструмента редактирования генов, который способен искать гены в клетках растений и животных. Они также могут манипулировать энзимом Cas9, используемым в бактериях, чтобы вставить новую ДНК в гены.

Родилась техника редактирования генов CRISPR-Cas9, и месяцы лабораторных работ по редактированию генов превратились в дни, если не часы.

«По сути, потенциал редактирования генов уже был. Конечно, это было намного сложнее», — сказал профессор Луиджи Налдини из Института генной терапии в Сан-Раффаэле в Милане, Италия.

«Люди называют это эпохой» до н.э. — до CRISPR «.

С тех пор ходили слухи о потенциальных применениях быстрого и простого редактирования генов. Помимо обещаний стерильных комаров и устойчивых к болезням бананов, были заявления, что CRISPR может удалить вызывающие болезнь гены или добавить в «более здоровые» версии.

Серповидная клетка

В Institut Imagine в Париже, Франция, ученые используют CRISPR, чтобы узнать, могут ли они вылечить генетическое заболевание, известное как серповидноклеточная анемия.

При серповидноклеточной анемии стволовые клетки в костном мозге могут страдать от мутации в гене, ответственном за гемоглобин, белок крови, который несет кислород. В результате высыхают, отвердевшие эритроциты, которые плохо переносят кислород.

«В нашем проекте мы используем технологию CRISPR-Cas9 для получения делеций в геноме пациента», — пояснил доктор Тристан Феликс, лаборатория которого является частью проекта GENE FOR CURE, возглавляемого профессором Мариной Каваззаной, основанной в институт.

Процесс включает в себя извлечение стволовых клеток из собственного тела пациента, обработку дефектных генов с помощью CRISPR-Cas9, а затем повторное введение измененных стволовых клеток в организм для смягчения симптомов генетического заболевания.

р. В исследовании Феликса используются стволовые клетки, обработанные CRISPR, для возобновления превращения фетального гемоглобина, белка, переносящего кислород, в эритроциты. Хотя его обычно делают, когда ребенок находится в утробе матери, он предлагает хорошую замену гемоглобина для взрослых.

Их лечение включает в себя CRISPR, попадающий в клетку, чтобы имитировать редкую делецию в геноме, которая блокирует генетический «выключатель» для фетального гемоглобина, позволяя ему производить его снова. После возвращения в костный мозг эти стволовые клетки начинают вырабатывать нормальные эритроциты, теперь с гемоглобином плода.

В настоящее время лечение проходит испытания на животных, и доктор Феликс считает, что оно может хорошо работать параллельно с другими серповидноклеточными лекарственными средствами. «Эти два оружия действительно могут позволить пациентам больше не болеть серпом и вести нормальную жизнь».

Возврат стволовых клеток в костный мозг у пациентов по-прежнему сопряжен с хирургическим риском и требует длительного послеоперационного пребывания в больнице без каких-либо гарантий долгосрочного успеха.

Тем не менее, использование CRISPR на собственных стволовых клетках пациента означает, что он избегает проблем с их иммунной системой. «Поскольку мы проводим трансплантацию в клетках пациента, риск очень низок», — сказал доктор Феликс.

Иммунный ответ является одним из основных барьеров для ученых, которые хотят доставлять лечение на основе CRISPR в клетки пациента. Эти «генные терапии» можно использовать для лечения клеток в лаборатории или непосредственно в теле пациента.

«Мы должны преодолеть биологические и иммунные барьеры», — сказал профессор Налдини, который работает над повышением безопасности и точности будущей медицины на основе CRISPR в рамках трансатлантического проекта UPGRADE. «Я считаю иммунологию главным барьером».

Вирус

Самый распространенный способ доставки CRISPR — поместить его в неопасный вирус, который затем попадает в нужные клетки.

Тем не менее, иммунная реакция организма на вирусы означает, что CRISPR может никогда не попасть на предполагаемый сайт.

Изменение характеристик вируса может решить проблему, говорит профессор Налдини. Другой способ — найти альтернативного химического шофера. «Мы, по сути, смотрим на это — используя наночастицы, изготовленные из различных комбинаций полимеров, липидов и сахаров».

Проект решает сомнения некоторых ученых относительно механизмов CRISPR. Вызывает беспокойство то, что низкая точность CRISPR может повлиять на «нецелевые» части генома. Другой заключается в том, что вставка одного нового гена может нарушить другой, уже находящийся в геноме.

Prof. Налдини хочет усовершенствовать инструмент CRISPR, улучшив его точность резки/вставки.

Наиболее распространенный режущий фермент в CRISPR называется Cas9, первоначально найденный в типе бактерий. Аккуратно направляя эволюцию бактерий в лаборатории, его команда надеется создать версию Cas9, которая больше подходит для работы с ДНК человека.

Исследователи также могут отключить Cas9 для молекулы, называемой рекомбиназой, которая добавляет генетические последовательности вместо того, чтобы вырезать их. Они тоже будут развиваться, чтобы соответствовать желаемому генетическому коду.

Другие методы, которые исследует команда профессора Налдини, включают в себя выяснение того, как CRISPR может «включать» и выключать гены и более эффективно вставлять новые гены.

«Мы надеемся протестировать некоторые из них в конце проекта и будем готовы начать испытания», — сказал профессор Налдини.

Удобство

В целом, профессор Налдини считает CRISPR удобством, а не панацеей. «Это не большая разница от того, что у нас было раньше», — сказал он. «Все биологические барьеры и иммунологические барьеры (для генной терапии) все еще существуют».

Тем не менее, потенциал CRISPR работать вместе с существующей генной терапией вселяет надежду доктору Феликсу. Он ожидает, что лекарство от серповидноклеточной анемии будет найдено в течение следующих десяти лет.

«Я все еще довольно оптимистичен, но узкое место будет для безопасности», — сказал он. «Большая часть нашего времени и денег будет потрачена на то, чтобы эти процедуры были безопасными и эффективными».

Похожие новости

Добавить комментарий

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