Гены вставляют целиком — ДНК даже не замечает: новая технология спасёт миллионы людей
Учёные из США разработали уникальную методику, которая может кардинально изменить подход к лечению наследственных заболеваний. В отличие от традиционных технологий, новая система позволяет вставлять в клетки человека полноценные рабочие копии целых генов — а не исправлять по одной мутации.
В чём суть прорыва
В основе — новая технология под названием evoCAST, созданная на базе бактериальной системы CRISPR-associated transposases (CAST). Это развитие идеи CRISPR, которая ранее уже стала сенсацией благодаря способности "разрезать" ДНК в нужных местах. Однако в отличие от CRISPR-"молекулярных ножниц", evoCAST ничего не разрезает — вместо этого она перемещает крупные фрагменты ДНК в строго определённые участки генома.
Эта особенность делает метод более безопасным: нет риска случайных мутаций, которые могут возникнуть при разрезании ДНК и последующей её спонтанной починке клеткой.
Почему это важно
Многие генетические болезни вызваны множеством различных мутаций в одном и том же гене. Например:
Кистозный фиброз - более 2000 известных мутаций.
Синдром Ретта, анемия Фанкони, фенилкетонурия - также полимутантные заболевания.
Ряд онкологических и неврологических патологий, включая рассеянный склероз.
По словам Исаака Уитте из Гарварда, одного из авторов исследования, "современные методы требуют индивидуального подхода к каждой мутации, что занимает много времени и сложно с точки зрения регулирования".
В этом контексте подход с заменой всего гена — более универсален и перспективен.
Как удалось добиться успеха
Исходное CAST-системы плохо работали в человеческих клетках: эффективность внедрения нового гена не превышала 0,1%. Учёные взяли за основу версию CAST из бактерий Pseudoalteromonas и применили экспериментальный метод эволюционного ускорения PACE, чтобы "прокачать" её.
После 200 часов в условиях лабораторной "ускоренной эволюции" появилась усовершенствованная система evoCAST, которая теперь внедряет гены в человеческие клетки в 200 раз эффективнее.
Тесты показали результативность 12-15% — и этого уже может быть достаточно для лечения ряда заболеваний.
Что дальше
Пока технология прошла только лабораторные испытания. Учёные предупреждают: предстоит выяснить, насколько стабильна система в разных типах клеток и насколько эффективно работает при различных диагнозах.
Интересно, что evoCAST также успешно применили в модификации иммунных клеток для терапии CAR-T — это популярное направление в лечении онкологии.
"Мы очень воодушевлены. Нам нужно ещё много работы, но потенциал огромен", — заявил Уитте.
3 интересных факта по теме:
CRISPR изначально был открыт как защитный механизм бактерий от вирусов — своего рода иммунитет.
CAR-T терапия, в которой уже тестируют evoCAST, — это метод, за который дали Нобелевскую премию и который помогает бороться даже с устойчивыми формами рака.
Существует направление "терапевтического генного копирования", где учёные пробуют внедрять гены не только для лечения, но и для улучшения свойств клеток, например, устойчивости к ВИЧ.
Уточнения
Мута́ция (лат. mutatio "изменение") — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генома. Термин предложен Хуго де Фризом в 1901 году.