Исследователи из Университета Карнеги-Меллона и Йельского университета впервые применили на подопытных мышах методику редактирования генов для успешного лечения генетического заболевания во время внутриутробного развития эмбриона.
Ежегодно около восьми миллионов детей рождаются с серьезными генетическими нарушениями или врожденными дефектами. Их можно определить во время беременности, например, при помощи амниоцентеза – анализа околоплодных вод, но не пока существует способов исправить вредоносные мутации до рождения. «В начале эмбрионального развития существует множество стволовых клеток, делящихся быстрыми темпами. Если мы сможем в этот момент исправить генетическую мутацию, мы могли бы значительно уменьшить влияние мутации на развитие плода или даже полностью избавиться от расстройства», – говорит профессор Данит Лю (Danith Ly) из Университета Карнеги-Меллона.
В нынешнем исследовании для редактирования генома использовались пептидно-нуклеиновые кислоты. Это синтетические молекулы, у которых к белковой молекулярной цепочке присоединены азотистые основания, способные соединяться по принципу комплиментарности с азотистыми основаниями ДНК и РНК. Специально сконструированные в лаборатории пептидно-нуклеиновые кислоты “нацелены” на соединение с участком ДНК, содержащем определенную мутацию (в нынешнем эксперименте это была мутация в гене бета-глобулина, вызывающая болезнь бета-талассемию). Для доставки молекул к эмбриону используется уже опробованная наночастица. При помощи инъекции в околоплодный пузырь наночастицы попадают к эмбриону. Они несут молекулу пептидно-нуклеиновой кислоты в паре с цепочкой ДНК. Присоединяясь к нужному месту ДНК в клетке эмбриона, пептидно-нуклеиновая кислота распаковывает двойную спираль ДНК, а донорская ДНК присоединяется к дефектному участку, запуская клеточные механизмы восстановления ДНК, которые и исправляют мутацию.
В эксперименте ученым удалось исправить мутацию, связанную с бета-талассемией, у 6 % клеток. Однократной инъекции препарата оказалось достаточно, чтобы в значительный мере снизить тяжесть заболевания у родившихся мышей, настолько, что их можно счесть вылеченными. Уровень гемоглобина в крови этих мышей находился в пределах нормы, селезенка была менее увеличенной, выросла и их выживаемость. Предполагается, что метод будет еще более эффективным, если его применять несколько раз в течение беременности. Исследователи также отмечают, что данный метод не имеет побочных эффектов в отличие от, например, метода CRISPR/Cas9, который может ошибочно повреждать другие участки ДНК. По словам ученых, они проанализировали 50 миллионов образцов и не нашли ни одного, где их метод оказал бы воздействие за пределами целевого участка.
Итоги исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
