Новая версия системы редактирования ДНК исправляет дефекты при РНК-болезнях
Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего продвинули технологию RNA-targeting Cas9 (RCas9). Ранее CRISPR-Cas9 использовали только для манипуляций с ДНК, а в 2016 году её адаптировали для отслеживания РНК в живых клетках. В новом исследовании, опубликованном 10 августа в Cell, команда применила RCas9 для коррекции молекулярных ошибок, ведущих к болезням экспансии микросателлитных повторов.
К таким болезням относятся миотоническая дистрофия 1 и 2 типа, наиболее распространённая форма наследственного БАС и болезнь Хантингтона.
"Это захватывающе, потому что мы нацеливаемся на коренную причину болезней, для которых сейчас нет терапий, замедляющих прогрессирование. Мы перепроектировали систему CRISPR-Cas9 так, что её доставка в специфичные ткани с помощью вирусного вектора стала осуществимой", — сказал старший автор Джин Йео.
Проблема болезней экспансии повторов заключается в появлении токсичных повторов в последовательностях РНК, которые мешают производству ключевых белков. Эти повторяющиеся РНК накапливаются в ядре или цитоплазме, образуя плотные узлы — фокусы.
В этом исследовании как доказательство концепции команда Йео использовала RCas9 для устранения проблемных РНК, связанных с этими болезнями, в клетках, полученных от пациентов, и в клеточных моделях в лаборатории.
Как работает RCas9:
- Обычно CRISPR-Cas9 использует "гидовую" РНК, чтобы направить фермент Cas9 к нужному участку ДНК в геноме для его разрезания.
- RCas9 работает аналогично, но направляет Cas9 к молекуле РНК.
Результаты в лаборатории:
- RCas9 устранил 95% или более РНК-фокусов, связанных с миотонической дистрофией 1 и 2 типа, одной из форм БАС и болезнью Хантингтона.
- В культивируемых клетках пациентов с миотонической дистрофией система также устранила 95% аномальных повторяющихся РНК.
- RCas9 вернул к норме 93% дисфункциональных РНК-мишеней белка MBNL1 в мышечных клетках пациентов, которые в итоге стали похожи на здоровые.
Препятствия и дальнейшие шаги:
- Основное препятствие — эффективная доставка RCas9 в клетки пациентов. Обычно используемые в генной терапии безвредные адено-ассоциированные вирусы слишком малы для стандартного Cas9. Команда создала уменьшенную версию Cas9, удалив участки, необходимые для разрезания ДНК, но не для связывания с РНК.
- Неизвестно, вызовут ли вирусные векторы, доставляющие RCas9, иммунный ответ. Перед испытаниями на людях необходимы тесты на животных моделях для оценки потенциальной токсичности и долгосрочных эффектов.
- Для продвижения RCas9 из лаборатории в клинику для РНК-болезней Йео и коллеги основали компанию Locana.
"Мы не только определили новый потенциальный терапевтический механизм для CRISPR-Cas9, но и показали, как его можно использовать для лечения целого класса состояний, для которых нет успешных вариантов лечения", — сказал соавтор Дэвид Неллес.
"Наша способность программировать систему RCas9 для нацеливания на разные повторы в сочетании с низким риском нецелевых эффектов — её главное преимущество", — добавил соавтор Ранжан Батра.