Учёные нашли метод повышения эффективности CRISPR
Исследователи из UT Southwestern разработали метод, повышающий эффективность редактирования генов CRISPR при мышечной дистрофии Дюшенна (МДД). Это открытие может помочь оптимизировать генную терапию и для других заболеваний.
В ходе исследования на мышах и человеческих клетках учёные использовали технику одноразового разреза для коррекции распространённой мутации, лежащей в основе МДД. Это фатальное заболевание вызвано потерей дистрофина — белка, критически важного для функции мышц.
В процессе тестирования выяснилось, что регулировка дозировок компонентов CRISPR значительно влияет на количество производимого отредактированными генами дистрофина. Оптимальное соотношение компонентов менялось в зависимости от того, какая часть ДНК редактировалась.
«Когда мы тестируем CRISPR на других дефектных частях гена дистрофина, может быть важно корректировать наши формулы для оптимального результата», — говорит руководитель исследования доктор Эрик Олсон. — «Это новое понимание дополнительно облегчает использование CRISPR в качестве терапии для Дюшенна и, возможно, ряда других заболеваний».
Неожиданное открытие
Техника редактирования использует два компонента: фермент Cas9, разрезающий ДНК, и направляющую РНК (guide RNA), которая как молекулярный GPS направляет Cas9 к нужной последовательности в геноме.
В новом исследовании, нацеленном на другую часть гена (делецию экзона 44), стандартное соотношение Cas9 и guide RNA 1:1 сработало плохо: производство дистрофина восстановилось лишь до 5% от нормы.
Методом проб и ошибок учёные обнаружили, что соотношение 10:1 (guide RNA к Cas9) позволяет оптимально редактировать этот конкретный сегмент гена дистрофина. В течение четырёх недель после дозы CRISPR производство дистрофина восстановилось примерно в 90% мышечных и сердечных волокон у мышей с распространённой мутацией МДД.
«Это удивительно, — сказал первый автор исследования доктор Йи-Ли Мин. — Мы всегда доставляли guide RNA и Cas9, используя два вируса в равных количествах, и не думали изменить соотношение».
Перспективы терапии
МДД — наиболее распространённое фатальное генетическое заболевание у мальчиков, приводящее к мышечной и сердечной недостаточности. Лаборатория доктора Олсона разработала методы CRISPR, нацеленные на пять наиболее частых дефектов у пациентов с МДД, на которые приходится около половины случаев в мире.
Клиническое лечение, нацеленное на экзон 44 (расположенный в одной из самых частых мутационных "горячих точек" гена), может помочь примерно 12% пациентов.
В прошлом году команда показала в исследовании, опубликованном в Science, что редактирование экзона 51 с помощью CRISPR остановило прогрессирование МДД у собак. После редактирования белок восстановился в мышечной ткани по всему телу, включая 92% коррекции в сердце и 58% в диафрагме. Учёные оценивают, что для значимой помощи пациентам необходим порог в 15%.
Лаборатория проводит долгосрочные исследования на собаках, чтобы оценить стабильность уровня дистрофина и убедиться в отсутствии побочных эффектов. Следующим шагом после исследований на собаках доктор Олсон надеется видеть клинические испытания.
«Нам предстоит ещё много работы, прежде чем мы сможем использовать это клинически, — говорит доктор Олсон, — но интересно видеть, как далеко мы продвинулись».