Ученые вылечили мышей от болезни печени, исправив мутировавший ген

Исследователи из MIT с помощью новой системы редактирования генов на основе бактериальных белков вылечили мышей от редкого заболевания печени, вызванного единственной генетической мутацией.

Результаты, опубликованные 30 марта в журнале Nature Biotechnology, впервые демонстрируют, что техника редактирования генов CRISPR может обратить симптомы болезни у живых животных. CRISPR, позволяющая вырезать мутировавшую ДНК и заменить её правильной последовательностью, имеет потенциал для лечения многих генетических расстройств.

Принцип работы CRISPR

Новая система CRISPR использует клеточные механизмы, которые бактерии применяют для защиты от вирусной инфекции. Редактирующий комплекс включает ДНК-резающий фермент Cas9, связанный с короткой направляющей РНК, которая запрограммирована на связывание с определённой последовательностью генома, указывая Cas9 место для разреза.

Параллельно исследователи доставляют в клетку матричную цепь ДНК. Когда клетка репарирует повреждение, сделанное Cas9, она копирует информацию с шаблона, встраивая новый генетический материал в геном.

Лечение тирозинемии I типа

В исследовании учёные разработали три направляющие РНК, нацеленные на последовательности ДНК рядом с мутацией, вызывающей тирозинемию I типа в гене, кодирующем фермент FAH. Пациенты с этой болезнью (примерно 1 на 100 000 человек) не могут расщеплять аминокислоту тирозин, что приводит к её накоплению и печёночной недостаточности.

В эксперименте взрослым мышам с мутированной формой фермента FAH доставили компоненты CRISPR, включая 199-нуклеотидный ДНК-шаблон с правильной последовательностью гена FAH.

Корректная версия гена была вставлена примерно в одну из каждых 250 гепатоцитов (клеток печени). В течение последующих 30 дней здоровые клетки начали пролиферировать и замещать больные, в итоге составив около одной трети всех гепатоцитов. Этого оказалось достаточно, чтобы вылечить болезнь: мыши выжили после отмены препарата NCTB.

Для доставки компонентов CRISPR использовали технику высокого давления — мощный шприц для быстрой инъекции материала в вену. В настоящее время лаборатория работает над более безопасными и эффективными методами доставки, включая целевые наночастицы.