Поиск

Редактирование генома позволило продлить жизнь больным мышам

Мыши с прогерией смогли дожить до старости после редактирования генома

После редактирования генов мыши с болезнью Хатчинсона-Гилфорда, ускоряющей старение, прожили в два с лишним раза больше, чем их сородичи без лечения.

Побочным эффектом от терапии у нескольких животных стала опухоль печени, однако пока нет причин считать, что этот эффект будет воспроизводиться у людей, говорится в работе, опубликованной в Nature, передает Naked Science.

Дэвид Лю (David Liu) из Гарвардского университета известен как один из разработчиков системы CRISPR/Cas9 для редактирования генома. Но на этом достижении он не остановился, и с тех пор каждый год его команда показывает новые, усовершенствованные системы для переписывания ДНК. В 2017 году это были редакторы оснований — системы, которые позволяют точечно заменить одну «букву» в тексте ДНК на другую. В 2019-м это был метод праймированного редактирования, который, по словам создателей, работал точнее и безопаснее «обычной» системы CRISPR/Cas. В 2020-м Лю и его коллеги первыми научились редактировать ДНК внутри митохондрий (мы рассказывали об этом в материале «Терапия зла»).

Теперь группа Лю опубликовала отчет о применении одной из своих первых разработок против тяжелой наследственной болезни — прогерии Хатчинсона-Гилфорда. Она вызвана тем, что один из белков ядерного «скелета» — ламин А — получается длиннее положенного и из-за этого застревает в мембране клеточных ядер. Сами ядра от этого деформируются, а ДНК внутри них чаще ломается. Поэтому больные прогерией уже в раннем детстве страдают многими возрастными болезнями (например, облысением, артритом и атеросклерозом) и живут в среднем около 14 лет.

Причиной этой болезни служит точечная мутация в гене ламина А: вместо цитозина в одной из позиций оказывается тимин. Это классическая ситуация, в которой может помочь редактор оснований: модифицированная система CRISPR/Cas, которая не разрезает обе нити ДНК, а напрямую меняет «неправильный» нуклеотид. Для начала Лю и коллеги проверили свою систему на клетках соединительной ткани, взятых из организма пациентов с прогерией. Оказалось, что за десять дней их метод способен «починить» около 85 процентов клеток в культуре. При этом нежелательных промахов появилось мало: редактор оснований промахнулся меньше, чем в 0,1 процента случаев.

Тогда исследователи перешли к работе на мышах. Поскольку сами по себе мыши прогерией не болеют, ученым пришлось использовать трансгенных животных, которые несут в своих клетках дополнительные копии гена человеческого ламина А с характерными мутациями. Их геном редактировали in vivo: аденовирусный вектор с компонентами системы редактирования ученые вводили в кровь 3-дневным и 14-дневным животным. Во втором случае починка ДНК прошла более успешно — вероятно, потому что мыши были крупнее, чем на третий день жизни, и поэтому получали больше аденовирусных векторов.

Процент отредактированных генов в разных органах у мышей, которые получили инъекцию на 3-й (слева) или 14-й (справа) день жизни.

В среднем удалось починить от 10 до 60 процентов клеток в зависимости от конкретной ткани (не все они отреагировали одинаково). Однако исследователи заметили, что в течение шести недель после инъекции количество отредактированных клеток в тканях выросло. Они предлагают объяснять это тем, что редактирование продолжается еще какое-то время после введения системы в клетку — или тем, что «исправленные» клетки становятся успешнее прочих и размножаются, выживая «сломанных» соседей из ткани.

Похожая ситуация сложилась и на клеточном уровне. Даже там, где эффективность редактирования оказалась невысокой — например, в жировой ткани 14-дневных мышей она составила всего около 4 процентов — доля мутантного белка упала на 31 процент. Авторы работы предполагают, что «исправленные» клетки начали активнее пользоваться своими генами, чем их мутантные соседи, и производить больше «здорового» белка — и поэтому концентрация мутантного белка в ткани стала ниже.

Наконец, на физиологическом уровне редактирование тоже оказалось эффективным. У мышей, которые получили укол на 14-й день жизни, толщина стенки аорты и количество мышечных клеток в ней — два главных показателя здоровья сосуды — достигли нормальных значений. И прожили эти мыши дольше положенного: если от нелеченной прогерии они умирали в среднем в 189 дней, то после инъекций на 3-й или 14-й день жизни — в 337 и 510 дней соответственно. Для лабораторной мыши это солидный возраст: у здоровых животных в это время начинается период старости.

Слева - стенка аорты у мышей, получивших инъекцию на 14-й день жизни. Красные стрелки указывают на дегенеративные изменения, зеленые - на положительные. Справа - количество гладкомышечных клеток в стенке и площадь поверхности соединительной ткани у здоровых мышей (WT), больных прогерией и получивших укол плацебо (saline) или полноценную терапию (ABE).

Правда, у нескольких животных на вскрытии обнаружили опухоль печени. И авторы работы не исключают, что новообразования могли стать следствием лечения — если аденовирусный вектор встроился в геном в неположенном месте. Однако у людей, которые проходят генную терапию от других болезней с помощью аденовирусных векторов, до сих пор таких побочных эффектов не встречали. Поэтому есть вероятность, что этот эффект специфичен именно для мышей.

Читайте также:

Комментарии