Технология CRISPR подарит годы жизни пациентам с неизлечимым заболеванием

Доктор Эрик Олсон показывает одному из пациентов результаты эксперимента. Белок дистрофин (красного цвета) вырабатывается клетками мышечной ткани после устранения мутаций.

Фото UT Southwestern Medical Center.

Сердечная мышца во время болезни сильно истощается, что вызывает кардиомиопатию, однако редактирование генов вернуло её к нормальному состоянию.

Фото UT Southwestern Medical Center.

Исследователи из Юго-западного медицинского центра Университета Техаса совместно с немецкими коллегами выяснили, что метод редактирования генов CRISPR можно использовать для спасения сердца пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна. Новый подход позволит исправить более трёх тысяч мутаций, которые вызывают это заболевание, уточняют авторы.

Поясним, что миодистрофия Дюшенна – это генетическая болезнь, связанная с дефектом в Х-хромосоме. Генетические мутации мешают производству дистрофина – белка, необходимого для формирования здоровой мышечной ткани. В результате ослабевают все мышцы организма, в том числе и сердечная (которая в итоге попросту перестаёт работать, и человек умирает). Основные проявления болезни – постепенное снижение двигательной активности, поражение сердца (кардиомиопатия), снижение интеллекта, ухудшение речи.

Это заболевание встречается у одного из трёх с половиной тысяч новорождённых мальчиков. Диагноз ставится в основном в возрасте 3-4 лет. Большинство пациентов доживает примерно до 30 лет, поскольку болезнь быстро прогрессирует.

Летом 2017 года исследователи совершили прорыв в борьбе с миодистрофией Дюшенна: они доказали, что пациентам поможет генная терапия. Правда, первые испытания нового метода пока были проведены лишь на собаках: им вводили версию гена, отвечающего за производство дистрофина.

На этот раз учёные предложили метод, который направлен на исправление мутаций в этом гене.

Они использовали 12 РНК-гидов – фрагментов генетического кода, которые указывают на нужный участок ДНК, место для разреза цепочки. РНК-гиды должны были найти мутационные "горячие точки" в гене, кодирующем выработку дистрофина.

Это были аномальные места сращивания ДНК, из-за которых ген получал "неверные указания" и переставал производить белок.

Дальше вступал в работу фермент Cas-9, но действовал он не как обычно. Ранее "молекулярные ножницы" просто вырезали ненужный участок ДНК, но в данном случае из-за огромного числа мутаций пришлось искать другой путь. Ориентируясь по направляющим РНК-гидам, Cas-9 сделал единый надрез вдоль гена дистрофина в указанных стратегически важных точках, устранив таким образом места сращивания ДНК.

Как только ДНК была успешно отредактирована, выработка белка улучшилась, что соответствующим образом отразилось на работе сердечной мышцы: она окрепла, а сердечная функция восстановилась до почти нормальных показателей.

Сердечная мышца во время болезни сильно истощается, что вызывает кардиомиопатию, однако редактирование генов вернуло её к нормальному состоянию.
Сердечная мышца во время болезни сильно истощается, что вызывает кардиомиопатию, однако редактирование генов вернуло её к нормальному состоянию.
Фото UT Southwestern Medical Center.

Отмечается, что работа проводилась на тканях сердечной мышцы, выращенных из плюрипотентных стволовых клеток пациентов с миодистрофией Дюшенна. Клинические испытания нового метода ещё впереди.

"Это важный шаг. Мы надеемся, что технология в конечном итоге облегчит боль и страдания, а возможно, даже спасёт жизни пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна, которые имеют широкий спектр мутаций и, к сожалению, не имеют других вариантов лечения, которое устраняло бы основную причину заболевания", – говорит руководитель исследовательской группы Эрик Олсон (Eric Olson).

По его словам, процедура, которую провела команда, является более аккуратной и эффективной по сравнению с предыдущими методами. Устранение мутаций с "хирургической точностью" – процесс очень сложный, и этот успех даёт надежду, что по той же технологии можно будет исправлять и другие мутации, являющиеся причинами страшных болезней.

"Это новая концепция, – отмечает соавтор работы профессор Ронда Бассель-Дюби (Rhonda Bassel-Duby). – Мы не только нашли практичный способ лечения многих мутаций, мы разработали менее разрушительный метод – "перескочить" через дефектную ДНК вместо того, чтобы удалить её. Геном хорошо структурирован, и не хочется удалять ту часть ДНК, которая может быть потенциально важной".

Теперь команда намерена продолжить работу: им предстоит доказать безопасность нового метода и повысить точность направляющих "молекулярные ножницы" РНК-гидов.

Авторы также рассказали о трогательном случае (его иллюстрирует главное фото): во время опытов их лабораторию посетил один из пациентов, у которого взяли стволовые клетки для работы. Он уже не мог самостоятельно передвигаться, но, когда он с изумлением следил за результатами редактирования ДНК, это был невероятно вдохновляющий момент для всей команды, рассказывают учёные.

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Science Advances.

Добавим, что ранее для детей с мышечной дистрофией Дюшенна придумали экзоскелеты, помогающие им вновь научиться управлять своими руками.