Важке спадкове захворювання шкіри вилікували редагуванням геному

Китайські біотехнологи випробували на мишачій моделі технологію редагування генома CRISPR/Cas9 для лікування важкого спадкового захворювання шкіри. Вчені використовували новий спосіб доставки і поліпшили точність роботи «геномних ножиць», застосувавши рібонуклеопротеїновий комплекс Cas9 і направляючої PHKsgRNA. Стаття про дослідження опублікована в журналі.

Дистрофічний булезний епідермоліз (ДБЕ) - важка генетична хвороба шкіри у людини. Вона викликана мутацією в гені Col7a1, через яку утворюється неробочий колаген VII типу. Такий колаген погано пов'язує внутрішні шари шкіри із зовнішніми, в результаті чого у хворих ДБЕ епідерміс відстає при найменшому механічному впливі.

Сьогодні існує тільки симптоматичне лікування ДБЕ, повністю він не виліковний. Розробки радикального лікування ведуться за трьома напрямками: протеїнова, клітинна і генна терапія. Лікування на генному рівні - найперспективніший напрямок, він може прибрати причину хвороби, мутацію Col7a1.

У новій роботі для лікування ДБЕ вчені застосували систему редагування геному CRISPR/Cas9. Ця система заснована на дії бактеріального білка Cas9, який знаходить мутантну ділянку ДНК і вирізає її. Після цього клітина запускає природний механізм відновлення ДНК (докладніше про цей метод можна прочитати тут).

Як модель людської хвороби вчені використовували лінію мишей, що містить точкову мутацію в 80 екзоні гена Col7a1. Біологи припустили, що для терапії ДБЕ достатньо прибрати з гена цей мутантний екзон, після чого повинен утворитися укорочений, але функціональний варіант колагену.

На першому етапі експерименту для доставки системи редагування геному в тканині вчені використовували плазміди (кільцеві молекули ДНК), які кодують і направляючу РНК, яка відшукує мішень для редагування, і білок-нуклеазу Cas9. Після проникнення в клітини ці плазміди починали працювати і синтез Cas9 відбувався вже на місці. Однак результати цього попереднього експерименту виявилися не дуже хорошими через те, що плазміди погано проникали в потрібні тканини. Тому замість плазмід вирішено було ввести мишам вже готовий комплекс для редагування геному - рібонуклеопротеїн Cas9/sgRNA. Це комплекс складається з білка Cas9 і РНК гіда, який направляє білок до пошкодженої ДНК.

Такий спосіб доставки спрацював, комплекс потрапив у потрібні тканини і в достатній кількості, щоб виправити пошкоджений ген. Після лікування зв'язок між внутрішніми і зовнішніми шарами шкіри у мишей збільшився в два рази, з тридцяти до шістдесяти відсотків. Вчені також зазначили, що використання рібонуклеопротеїну Cas9/sgRNA може бути безпечнішим плазмід. Комплекс не реплікується в живій клітці, а значить при цьому знижується ймовірність того, що під час терапії будуть пошкоджені інші гени, які схожі на мутантні. Однак до клінічних випробувань поки далеко, потрібні додаткові дані про довготривалий вплив лікування.

CRISPR/Cas9 - проста і варіативна технологія генної терапії. З її допомогою можна лікувати спадкову сліпоту і різні генетичні хвороби, а стартап Editas Medicine обіцяє редагувати геном вже цього року.