Технология химической метки CRISPR может изменить подход к лечению генетических заболеваний

от

Новое поколение технологии CRISPR, разработанное в Университете Нового Южного Уэльса в Сиднее, предлагает более безопасный путь к лечению таких генетических заболеваний, как серповидноклеточная анемия. При этом учёные убедительно доказали, что химические метки на ДНК, которые ранее считались лишь генетическими «паутинами», активно подавляют работу генов.

Метильные группы и их роль

На протяжении десятилетий учёные спорили о том, являются ли метильные группы — небольшие химические кластеры, которые накапливаются на ДНК, — просто детритом, где гены выключены, или же они являются непосредственной причиной подавления генов.

Исследователи из UNSW, сотрудничая с коллегами из Детской исследовательской больницы Святого Иуды (Мемфис), в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, показали, что удаление этих меток может вновь активировать гены. Это подтверждает, что метилирование не просто коррелирует с подавлением генов, но и напрямую ответственно за него.

Профессор Мерлин Кроссли, заместитель вице-канцлера по академическому качеству UNSW, говорит: «Мы очень чётко показали, что, если убрать „паутину“, ген включается. И когда мы снова добавили метильные группы к генам, они снова выключились. Так что эти соединения — не „паутина“, а якоря».

Технология CRISPR

CRISPR, или кластеризованные регулярно пересекающиеся короткие палиндромные повторы, лежит в основе технологии редактирования генов, которая позволяет учёным находить и изменять дефектные участки ДНК, часто заменяя их здоровыми.

Первое поколение лабораторных инструментов CRISPR работало путём вырезания последовательностей ДНК для отключения дефектных генов. Второе поколение позволило исследователям вносить точечные изменения в генетический код. Но оба подхода предполагали внесение разрезов в генетический код, что сопряжено с риском нежелательных изменений, которые могут вызвать другие проблемы со здоровьем.

Третье поколение, известное как эпигенетическое редактирование, рассматривает поверхность генов, находящихся в ядре каждой клетки тела. Вместо того чтобы разрезать нити ДНК для удаления или редактирования дефектных генов, этот метод удаляет метильные группы, прикреплённые к подавленным генам.

Перспективы лечения

Исследователи говорят, что эпигенетическое редактирование может быть использовано для лечения людей, страдающих заболеваниями, связанными с серповидноклеточной анемией, которая является генетической мутацией, изменяющей форму и функцию эритроцитов, что приводит к хронической боли, повреждению органов и сокращению продолжительности жизни.

Профессор Кейт Куинлан, соавтор исследования, говорит, что открытие многообещающе не только для людей с серповидноклеточной анемией, но и для других генетических заболеваний, где включение или выключение определённых генов путём изменения метильных групп позволяет избежать необходимости разрезать нити ДНК.

«Мы воодушевлены будущим эпигенетического редактирования, поскольку наше исследование показывает, что оно позволяет нам усиливать экспрессию генов без изменения последовательности ДНК. Терапии, основанные на этой технологии, вероятно, будут иметь сниженный риск непредвиденных негативных последствий по сравнению с CRISPR первого или второго поколения», — говорит она.

В будущем врачи, использующие новый метод для лечения серповидноклеточной анемии, начнут со сбора стволовых клеток крови пациента, которые производят новые эритроциты. В лаборатории они будут использовать эпигенетическое редактирование для удаления метильных химических меток из гена фетального гемоглобина, чтобы реактивировать его. Затем отредактированные клетки будут возвращены пациенту, где они поселятся в костном мозге и начнут производить более эффективно функционирующие клетки крови.

Исследователи из UNSW и St Jude продолжат тестирование эффективности этих подходов на животных моделях, а также попробуют другие инструменты, связанные с CRISPR.

Профессор Кроссли подчёркивает: «Пожалуй, самое важное — это то, что теперь можно нацеливать молекулы на отдельные гены. Здесь мы удаляли или добавляли метильные группы, но это только начало. Есть и другие изменения, которые можно внести, чтобы расширить наши возможности по изменению выхода генов в терапевтических и сельскохозяйственных целях. Это только начало новой эры».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте