Инженерные ферменты позволяют точно контролировать уровень мутаций митохондриальной ДНК в клетках
Митохондриальные заболевания, такие как синдром MELAS и диабет, вызванные мутациями в митохондриальной ДНК (мтДНК), поражают примерно 1 из 5000 человек. Основная сложность в их изучении и лечении — гетероплазмия, то есть смесь нормальной и мутировавшей мтДНК в одной клетке, причём соотношение может сильно различаться в разных тканях.
Исследовательская группа под руководством доцента Наоки Яхаты из Университета Фудзита разработала технологию для точного управления уровнем гетероплазмии в культивируемых клетках с мутацией m.3243A>G. Результаты опубликованы в журнале Molecular Therapy Nucleic Acids.
Учёные создали две версии оптимизированных нуклеаз mpTALEN, нацеленных на мтДНК:
- Одна система нацелена на уничтожение мутантной мтДНК.
- Другая — на нормальную мтДНК.
Этот двунаправленный подход позволил, используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) пациентов, генерировать клеточные линии с долей мутации от 11% до 97%, сохраняя при этом способность клеток к дифференцировке.
Ключевые инновации метода включали использование новых нетрадиционных повторов и гетеродимерных доменов нуклеазы FokI, что повысило специфичность и снизило деградацию нецелевой мтДНК.
"Наше исследование впервые демонстрирует увеличение доли патогенной мутантной мтДНК с помощью программируемой нуклеазы", — отмечает доктор Яхата.
Значение работы:
- Созданы изогенные клеточные линии, идентичные генетически, но с разным уровнем гетероплазмии. Это позволяет точно изучать, как нагрузка мутацией влияет на проявление болезни.
- Технология mpTALEN открывает перспективы для терапевтических стратегий, направленных на снижение доли мутантной мтДНК у пациентов.
"Предложенный метод может быть адаптирован для других мутантных мтДНК и способствовать пониманию связанных с ними патологий и разработке новых методов лечения", — заключает доктор Яхата.