CRISPR–Cas3 — новая система редактирования генома для терапии наследственных заболеваний
Транстиретиновая амилоидная болезнь (ATTR) — прогрессирующее заболевание, вызванное отложениями неправильно свернутого белка транстиретина (TTR) в сердце и нервах. Одна из форм болезни наследственная и возникает из-за мутаций в гене TTR.
Современные препараты на основе интерференции РНК могут снижать выработку TTR, но требуют пожизненного приема и не излечивают болезнь.
CRISPR–Cas3 как альтернатива CRISPR–Cas9
Группа ученых из Института медицинских наук Токийского университета (Япония) под руководством профессора Томодзи Масимо и доктора Саэко Исиды исследовала систему CRISPR–Cas3 для безопасного и постоянного снижения выработки TTR путем редактирования гена.
Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.
Ключевые отличия CRISPR–Cas3:
- CRISPR–Cas9 использует белок Cas9, который действует как "молекулярные ножницы", делая точный разрыв в ДНК. Это может приводить к нецелевым разрезам (off-target effects).
- CRISPR–Cas3 задействует комплекс белков и фермент Cas3 (хеликаза–нуклеаза), который однонаправленно "разрушает" протяженные участки ДНК. Эта стратегия массовой деградации отличается от точечного разреза у Cas9.
Результаты исследования
Исследование проводилось на мышиной модели ATTR с использованием системы доставки на основе липидных наночастиц (LNP).
Основные результаты:
- В экспериментах in vitro оптимизация направляющей РНК (gRNA) позволила достичь ~59% редактирования в локусе гена TTR.
- У мышей однократное введение LNP привело к >48% редактированию в печени и снижению уровня TTR в сыворотке крови на 80%.
- Система не вызывала нецелевых мутаций (indels) в off-target сайтах, что является главным ограничением CRISPR–Cas9.
Перспективы для генной терапии
CRISPR–Cas3 предлагает более безопасную альтернативу CRISPR–Cas9, минимизируя риск образования вредных мутантных белков из-за нецелевых разрезов.
"В ближайшие годы эта технология может найти клиническое применение не только для ATTR, но и для других пока неизлечимых наследственных заболеваний", — поясняет профессор Масимо.
После дальнейшей оптимизации и оценки безопасности CRISPR–Cas3 может стать новой платформой для одноразовых методов лечения, напрямую устраняющих генетическую причину болезни, что улучшит продолжительность и качество жизни пациентов.