Новая технология редактирования генов использует бактериальные ретроны для исправления больших участков ДНК

Некоторые генетические заболевания, такие как муковисцидоз, гемофилия и болезнь Тея-Сакса, связаны с множеством мутаций в геноме человека. Эти мутации часто настолько разнообразны, что даже у двух пациентов с одинаковым заболеванием может быть разная комбинация мутаций. Такие сложности затрудняют разработку широко применимых методов генной терапии.

Исследователи из Техасского университета в Остине разработали улучшенный метод редактирования генов, который является точным, более эффективным, чем другие подобные методы, и может исправлять сразу множество мутаций, вызывающих заболевания, в клетках млекопитающих. Они также продемонстрировали его эффективность в исправлении мутаций, вызывающих сколиоз, у эмбрионов рыбок данио.

Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Новый метод использует генетические элементы из бактерий, называемые ретронами, которые помогают защищать микробы от вирусных инфекций.

Это первый случай, когда исследователи исправили мутацию, вызывающую заболевание, у позвоночных с помощью ректронов. Это вселяет надежду на новые методы генной терапии для лечения человеческих заболеваний.

«Многие существующие методы редактирования генов ограничены одной или двумя мутациями, что оставляет позади множество людей», — сказал Джесси Баффингтон, аспирант Техасского университета и соавтор статьи. «Моя надежда и то, что мной движет, — это разработка технологии редактирования генов, которая будет более доступной для людей с более уникальными мутациями, вызывающими заболевания, и которая позволит расширить воздействие на гораздо более широкую популяцию пациентов».

Баффингтон вместе с Ильёй Финкельштейном, профессором молекулярных биологических наук в Техасском университете, руководил исследованием, которое частично финансировалось компанией Retronix Bio и Фондом Уэлча.

Новый метод может заменить большой участок дефектной ДНК на здоровую последовательность. Один и тот же набор на основе ректронов может исправить любую комбинацию мутаций в этом участке ДНК, не привязываясь к генетике конкретного человека.

«Мы хотим сделать генную терапию более доступной, создав готовые инструменты, которые могут вылечить большую группу пациентов за один раз», — сказал Финкельштейн. «Это должно сделать разработку более финансово жизнеспособной и гораздо более простой с точки зрения регулирования, поскольку вам нужно только одно одобрение FDA».

Другие исследователи использовали ретроны для редактирования генов в клетках млекопитающих, но эти методы были крайне неэффективны. Лучшая версия могла вставлять новую ДНК в геномы лишь примерно 1,5% клеток, на которые она была нацелена. Метод, разработанный в Техасском университете, внедряет новую ДНК примерно в 30% целевых клеток, и исследователи видят потенциал для дальнейшего повышения эффективности редактирования.

Ещё одним преимуществом нового метода является то, что его можно вводить в клетки в виде РНК, заключённой в липидные наночастицы. Наночастицы разработаны таким образом, чтобы смягчить проблемы, связанные с другими традиционными методами доставки генного редактора.

Команда Техасского университета в настоящее время применяет свой подход для разработки генной терапии муковисцидоза (МВ), заболевания, вызванного мутациями в гене CFTR, что приводит к утолщению слизи в лёгких, вызывая хронические инфекции и прогрессирующее повреждение лёгких. Они начинают работу по замене дефектных участков гена CFTR в клетках, имитирующих патологию МВ, и, в конечном итоге, в клетках дыхательных путей, полученных от пациентов с МВ.

«Традиционные технологии редактирования генов лучше всего работают с одиночными мутациями и дороги в оптимизации, поэтому генная терапия, как правило, сосредоточена на наиболее распространённых мутациях», — сказал Баффингтон. «Но существует более тысячи мутаций, которые могут вызвать МВ. Для компаний финансово нецелесообразно разрабатывать генную терапию, скажем, для трёх человек. С нашим подходом на основе ректронов мы можем вырезать целую дефектную область и заменить её здоровой, что может повлиять на гораздо большую часть популяции пациентов с МВ».

Предоставлено Техасским университетом в Остине.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте