Новая технология CRISPR: химические метки на ДНК как ключ к лечению генетических болезней
Исследователи из UNSW Sydney разработали новое поколение технологии CRISPR, которое предлагает более безопасный путь для лечения генетических заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия. Работа также окончательно доказала, что химические метки на ДНК (метильные группы) не просто "генетическая паутина", а активно заглушают гены.
Долгое время в науке шли дебаты: являются ли метильные группы просто "обломками", накапливающимися в неактивных участках генома, или же они напрямую вызывают репрессию генов. Эксперимент, описанный в Nature Communications, показал, что удаление этих меток включает гены, а их добавление — выключает. Это подтверждает прямую причинно-следственную связь.
"Мы очень ясно показали: если смахнуть паутину, ген включается. А когда мы добавляли метильные группы обратно, гены снова выключались. Так что это не паутина — это якоря", — говорит ведущий автор, профессор Мерлин Кроссли.
От разрезания ДНК к эпигенетическому редактированию
- Первое поколение CRISPR разрезало ДНК, чтобы отключить дефектные гены.
- Второе поколение позволяло исправлять отдельные "буквы" генетического кода.
- Третье поколение — эпигенетическое редактирование — работает иначе. Оно не разрезает ДНК, а удаляет метильные группы с поверхности генов в ядре клетки, снимая "тормоза" с заглушенных генов.
Этот подход значительно снижает риск нежелательных изменений ДНК, таких как те, что могут привести к раку.
Применение для лечения серповидноклеточной анемии
Метод может быть использован для лечения серповидноклеточных заболеваний, вызванных мутациями в гене взрослого глобина. Исследователи предлагают "переключить" альтернативный ген — фетальный глобин, который активен у плода, но "выключен" после рождения.
Модифицированная система CRISPR доставляет ферменты, которые удаляют метильные группы с гена фетального глобина, реактивируя его. Это позволяет обойти проблему дефектного взрослого гена.
"Вы можете думать о гене фетального глобина как о тренировочных колёсах на детском велосипеде. Мы считаем, что можем заставить их снова работать у людей, которым нужны новые колёса", — объясняет профессор Кроссли.
Будущее терапии и перспективы
Пока все эксперименты проведены in vitro — на человеческих клетках в пробирке. Следующие шаги — тестирование на животных моделях и клинические испытания.
Потенциальная процедура лечения выглядела бы так:
- У пациента забирают стволовые клетки крови.
- В лаборатории с помощью эпигенетического редактирования удаляют метильные группы с гена фетального глобина.
- Отредактированные клетки возвращают пациенту, где они заселяют костный мозг и начинают производить более функциональные эритроциты.
"Мы взволнованы будущим эпигенетического редактирования, поскольку наше исследование показывает, что оно позволяет усилить экспрессию генов без изменения последовательности ДНК. Терапии на основе этой технологии, вероятно, будут иметь сниженный риск непреднамеренных негативных эффектов", — говорит соавтор работы профессор Кейт Квинлан.
Профессор Кроссли видит в этом начало новой эры: возможность точечно доставлять молекулы к конкретным генам открывает путь не только для удаления или добавления метильных групп, но и для других модификаций в терапевтических и сельскохозяйственных целях.