Редактирование гена предотвращает повреждение сердца у мышей после инфаркта
Редактирование гена, запускающего каскад повреждений после инфаркта, обратило этот неизбежный процесс у мышей, оставив их сердца практически невредимыми. Исследование ученых из UT Southwestern, опубликованное в Science, может привести к новой стратегии защиты пациентов от последствий сердечных заболеваний.
"Обычно длительное лишение сердца кислорода, как при инфаркте, наносит ему существенный ущерб. Но сердца животных, подвергнутые генному редактированию после искусственно вызванного инфаркта, спустя недели и месяцы выглядели практически нормальными", — сказал Эрик Олсон, со-руководитель исследования.
Механизм повреждения и идея вмешательства
Основной ущерб от инфаркта (блокировки сосудов, питающих сердце) вызван гиперактивацией гена CaMKIIδ. Это происходит при стрессе сердца из-за окисления двух аминокислот метионина в белке CaMKIIδ.
Исследователи предположили, что если преобразовать эти метионины в другую аминокислоту, окисления не произойдет, что защитит сердце от гиперактивации CaMKIIδ и последующих повреждений.
Эксперименты in vitro и in vivo
- На клетках человека: Используя CRISPR-Cas9, ученые отредактировали CaMKIIδ в человеческих клетках сердца в чашке Петри. Нередактированные клетки в условиях низкого кислорода погибли, а отредактированные — выжили.
- На мышах: После индуцированного инфаркта (45 минут
ограничения кровотока) некоторым животным в сердце доставили компоненты
для редактирования CaMKIIδ.
- В первые 24 часа функция сердца была сильно нарушена у всех мышей.
- Со временем состояние нередактированных мышей ухудшалось.
- Мыши с отредактированным геном демонстрировали устойчивое улучшение, и через несколько недель их сердечная функция почти не отличалась от состояния до инфаркта.
Безопасность и перспективы
- Редактирование гена было изолировано в сердце; в других органах (печень, мозг, мышцы) CaMKIIδ не редактировался.
- Почти через год после лечения негативных побочных эффектов выявлено не было.
- Отредактированные мыши могли выполнять тяжелые упражнения наравне со здоровыми.
"Вместо того чтобы нацеливаться на генетическую мутацию, мы модифицировали нормальный ген, чтобы он не становился вредно гиперактивным. Это новый способ использования CRISPR-Cas9", — пояснила со-руководитель исследования Ронда Бассel-Дьюби.
Хотя для применения у людей потребуются масштабные исследования безопасности и эффективности, этот подход предлагает перспективное решение для лечения пациентов после инфаркта и потенциально — для других ненаследственных заболеваний.