Простой и дешёвый метод редактирования ДНК может совершить революцию в генной терапии
Новый простой, точный и недорогой метод разрезания ДНК для вставки генов в клетки человека может трансформировать генетическую медицину. Он способен сделать рутинными сложные и дорогие процедуры замены дефектных генов для лечения наследственных заболеваний или даже ВИЧ.
Технику, открытую в прошлом году Дженнифер Даудной и Мартином Джинеком из Медицинского института Говарда Хьюза и Калифорнийского университета в Беркли, а также Эмманюэль Шарпантье из Лаборатории молекулярной медицины инфекций (Швеция), в обзоре 2012 года в журнале Nature Biotechnology назвали «подвигом» (tour de force).
Два новых исследования, опубликованных на прошлой неделе в журнале Science Express, демонстрируют, что метод работает и в клетках человека. Статья Даудны и её команды с аналогичными успешными результатами принята к публикации в новом журнале открытого доступа eLife.
«Возможность модифицировать определённые элементы генов организма была необходима для прогресса в понимании биологии, включая здоровье человека», — сказала Дженнифер Даудна. «Однако техники для внесения таких модификаций в животных и людях были огромным узким местом как в исследованиях, так и в разработке методов терапии для человека. Это устранит главное препятствие в этой области».
«Я думаю, это будет настоящий прорыв», — сказал Джордж Чёрч, профессор генетики Гарвардской медицинской школы и ведущий автор одной из статей в Science Express. «Многие начнут использовать этот метод, потому что он проще и примерно в 100 раз компактнее других техник».
«Основываясь на полученных отзывах, возможно, эта техника полностью революционизирует генную инженерию у животных и растений», — добавила Даудна. «Её легко программировать, и она потенциально может быть столь же мощной, как полимеразная цепная реакция (ПЦР)».
«Крылатые ракеты» для генома
Две другие технологии — нуклеазы «цинковые пальцы» и белки TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) — недавно привлекли большое внимание. Журнал Science назвал их «крылатыми ракетами» за способность точно находить определённый участок генома и разрезать двуцепочечную ДНК только в этом месте.
Новая техника использует фермент Cas9. В сравнении с методом TALEN для вставки гена в клетку млекопитающего она оказалась в пять раз эффективнее.
«Её (комплекс Cas9–РНК) легче создать, чем белки TALEN, и он меньше», — сказал Чёрч, что облегчает его доставку в клетки и даже одновременное программирование сотен разрезов. Комплекс также обладает меньшей токсичностью для клеток млекопитающих.
«Ещё рано объявлять о полной победе» над TALEN и «цинковыми пальцами», отметил Чёрч, «но это выглядит многообещающе».
Основано на иммунной системе бактерий
Даудна открыла фермент Cas9, изучая иммунную систему бактерий, которые эволюционировали ферменты для разрезания ДНК в защиту от вирусов.
«Прелесть этой системы по сравнению с другими, появлявшимися за последние десятилетия для генной инженерии, в том, что она использует один фермент», — объяснила Даудна. «Фермент не нужно менять для каждого нового целевого участка — его достаточно перепрограммировать с помощью другой молекулы РНК, которую легко спроектировать и создать».
Три новые статьи показывают, что эта бактериальная система прекрасно работает и в клетках человека.
«Из этой несколько загадочной бактериальной иммунной системы родилась технология, которая может по-настоящему изменить то, как мы работаем с клетками млекопитающих и других животных и растений и манипулируем ими», — заключила Даудна. «Это наглядный пример роли фундаментальной науки в совершении открытий, влияющих на здоровье человека».