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

Некоторые генетические заболевания, такие как муковисцидоз, гемофилия и болезнь Тея-Сакса, связаны с множеством мутаций в геноме человека. Часто вариаций так много, что даже у двух людей с одним заболеванием может быть разная комбинация мутаций. Такая сложность затрудняет разработку универсальных генных терапий.

Исследователи из Техасского университета в Остине разработали улучшенный метод редактирования генов. Он точен, эффективнее аналогичных методов и может исправлять множество болезнетворных мутаций одновременно в клетках млекопитающих. Его эффективность также продемонстрировали, исправив мутации, вызывающие сколиоз, в эмбрионах рыбок данио.

Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Новый метод использует генетические элементы бактерий — ретроны, которые помогают микробам защищаться от вирусной инфекции. Это первый случай, когда исследователи исправили болезнетворную мутацию у позвоночных с помощью ретронов, что вселяет надежду на новые генные терапии для человека.

"Многие существующие методы редактирования генов ограничены одной или двумя мутациями, что оставляет позади многих людей", — сказал Джесси Баффингтон, аспирант UT и соавтор статьи.

Новый метод может заменить большой дефектный участок ДНК здоровой последовательностью. Один и тот же ретронный "пакет" может исправить любую комбинацию мутаций в этом участке, не требуя индивидуальной настройки под генетику конкретного человека.

"Мы хотим демократизировать генную терапию, создавая готовые инструменты, которые могут вылечить большую группу пациентов одним ударом", — сказал Илья Финкельштейн, профессор молекулярных бионаук в UT.

Другие исследователи уже использовали ретроны для редактирования генов в клетках млекопитающих, но эти методы были крайне неэффективны. Лучшая версия могла вставить новую ДНК в геномы лишь около 1,5% целевых клеток. Метод, разработанный в UT, вставляет новую ДНК примерно в 30% целевых клеток, и исследователи видят потенциал для дальнейшего повышения эффективности.

Ещё одно преимущество метода — его можно доставлять в клетки в виде РНК, заключённой в липидную наночастицу. Эти наночастицы сконструированы так, чтобы смягчить проблемы других традиционных методов доставки редакторов генов.

Команда UT сейчас применяет свой подход для разработки генной терапии муковисцидоза (CF) — заболевания, вызванного мутациями в гене CFTR. Они начинают работу по замене дефектных частей гена CFTR в клетках, имитирующих патологию CF, а впоследствии — в клетках дыхательных путей, полученных от пациентов с CF.

"Традиционные технологии редактирования генов лучше всего работают с единичными мутациями и дороги в оптимизации, поэтому генные терапии, как правило, сосредотачиваются на наиболее распространённых мутациях", — сказал Баффингтон. "Но существует более тысячи мутаций, которые могут вызвать CF. Компаниям нецелесообразно с финансовой точки зрения разрабатывать генную терапию, скажем, для троих людей. С нашим ретронным подходом мы можем вырезать целый дефектный регион и заменить его здоровым, что может повлиять на гораздо большую часть популяции пациентов с CF".