CRISPR/Cas9 подавляет ген, связанный с высоким уровнем холестерина, через эпигенетическую регуляцию

Биомедицинские инженеры из Университета Дьюка использовали метод генной инженерии CRISPR/Cas9, чтобы отключить ген, регулирующий уровень холестерина у взрослых мышей. Это привело к снижению уровня холестерина в крови, а репрессия гена сохранялась в течение шести месяцев после однократного лечения.

Это первый случай, когда исследователи доставили репрессоры CRISPR/Cas9 для направленного терапевтического подавления генов взрослым животным. Исследование было опубликовано онлайн в Nature Communications 26 апреля.

Исследователи разработали подход для эффективной упаковки и доставки системы репрессора CRISPR/Cas9 мышам. Они протестировали систему, подавив ген Pcsk9, регулирующий уровень холестерина. В то время как существующие лекарства блокируют активность белка Pcsk9, этот новый подход предотвращает само производство Pcsk9.

Для доставки репрессора взрослым животным команда использовала векторы адено-ассоциированного вируса (AAV). Из-за малого лимита полезной нагрузки вектора они использовали более компактный фермент Cas9 из Staphylococcus aureus. Фермент был деактивирован (создан dCas9), чтобы связываться с ДНК, но не разрезать её. dCas9 объединили с белком KRAB, который подавляет экспрессию генов, создав репрессор CRISPR/Cas9.

• Этот репрессор блокирует транскрипцию, снижает доступность хроматина и подавляет экспрессию гена, не изменяя лежащую в основе последовательность ДНК (эпигенетическая регуляция).

Используя AAV-вектор для доставки репрессоров на основе CRISPR/Cas9 в печень мыши, исследователи снизили уровень Pcsk9 и холестерина у treated мышей.

Наблюдение иммунного ответа:

Успешный эксперимент также выявил потенциальную проблему. Исследователи наблюдали выброс ферментов печени в кровь только в тех случаях, когда лечение включало Cas9. Хотя уровни ферментов оставались ниже критического порога и со временем нормализовались, их повышение указывало на возможный иммунный ответ в печени, где накапливаются вирус и фермент Cas9.

• У treated мышей наблюдалось не только снижение Pcsk9, но и повышение экспрессии многих генов иммунных клеток, что указывает на их инфильтрацию в печень после доставки Cas9.
• Поскольку Cas9 происходит из бактерий, иммунная система может распознавать его как чужеродный белок. Также существует опасение, что у потенциальных пациентов уже может быть предварительный иммунный ответ на эти системы, так как используемые ферменты Cas9 происходят из обычных бактерий.

Перспективы:

Несмотря на наблюдаемый иммунный ответ, эффект подавления Pcsk9 сохранялся. Понимание и модуляция этого иммунного ответа, а также стабильности эпигенетической модуляции, станут важными задачами для будущего применения технологий Cas9 в терапии.