Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Транспортная РНК против нонсенс-мутаций

Лечить генетические заболевания будут, помогая клеткам игнорировать мутации в ДНК

Евгения Ефимова, «Вести»

Представьте ситуацию, что инструкция к тому, что собирает человек (например, к комплекту мебели), неправильна. Что делать в этом случае? Порой такая ситуация возникает и в организме человека: скажем, когда мутации ДНК у людей с генетическими заболеваниями приводят к производству дефектных белков. Исследователи попытались решить проблему и создали новую технологию, помогающую клеткам обходить такую неверную «инструкцию».

Большинство генов человека генерируют своего рода рецепт того, как должен создаваться белок. Каждая следующая трёхбуквенная последовательность в ДНК (известная как кодон) определяет, какая аминокислота должна быть добавлена следующей в растущей цепочке аминокислот с целью создания белка. Этот процесс продолжается до тех пор, пока механизм создания белка не достигают кодона, который «призывает» остановиться. Он называется стоп-кодон.

Но порой мутации создают стоп-кодоны в неправильных местах. Одиночная мутация может остановить строительство белка на отметке в 15 аминокислот, хотя в действительности он должен обладать сотней таких «кирпичиков». Такое «урезание» делает белок абсолютно бесполезным. Это явление известно под названием нонсенс-мутация (или бессмысленная мутация), и именно такие «поломки» являются причиной примерно одной десятой всех генетических заболеваний.

nonsense_mutation.png

Но в природе, вероятно, всё-таки есть способы избежать появления «преждевременных» стоп-кодонов. Впервые один такой метод был предложен в 1980-х годах, но потребовалось не одно десятилетие, чтобы люди смогли заставить его работать в клетках человека. Метод фокусируется на транспортной РНК (тРНК) – молекулах, которые в процессе производства белков распознают стоп-кодоны и подбирают нужные аминокислоты.

Спустя время стало возможным создание искусственной тРНК, которая также будет распознавать «преждевременные» стоп-кодоны, а вместо прекращения процесса создания белка добавлять аминокислоту, необходимую для получения полезного белка.

Так, в 2014 году Карла Оливейра (Carla Oliveira) и её коллеги из Университета Порту (Universidade do Porto) восстановили производство здорового белка в клетках, несущих особую мутацию. Она приводит к врождённому раку желудка и молочной железы. Единственное решение для таких пациентов – удаление органа.

Теперь же Кристофер Ахерн (Christopher Ahern) и его исследовательская группа из Университета Айовы использовали искусственную тРНК для восстановления производства белка, который обычно отсутствует или испорчен у людей с диагнозом кистозный фиброз (также известен как муковисцидоз).

Точно так же как и команда Оливейры, американские специалисты применили методику для «лечения» клеток, находящихся в чашке Петри. Но после дальнейших экспериментов методика может стать прекрасной альтернативой лекарственным препаратам в вопросе лечения муковисцидоза, считают учёные.

По мнению Ахерна, когда-нибудь вылечить муковисцидоз можно будет, починив или даже заменив повреждённый ген. Однако получение длинных последовательностей генов для генной терапии или редактирование генов в клетках лёгких является огромной проблемой.

Молекула искусственной тРНК намного меньше, так что она поможет решить генетическую проблему и провести лечение более быстрыми темпами.

Оказавшись внутри клеток, искусственная тРНК как бы соревнуется с белками, которые обычно связываются со стоп-кодонами и прекращают производство белков. Это означает, что искусственные тРНК «не чинят» каждый белок, созданный дефектным геном, однако они в состоянии исправить достаточное количество белков для существенного изменения ситуации в лучшую сторону при многих генетических заболеваниях. Поясним, что даже низкое содержание правильных белков может принципиально изменить ход болезни.

«Результаты исследования действительно интересны», – говорит Малькольм Бродли (Malcolm Brodlie) из Ньюкаслского университета (в статье Michael Le Page Making cells ignore mutations could treat genetic diseases, опубликованной в журнале New Scientist – ВМ). Но он отмечает, что хоть учёные и получили клетки, производящие белки с правильной последовательностью аминокислот, они всё-таки не показали, что эти белки являются полностью функциональными.

Теперь внесём маленькую ложку дёгтя: существует вероятность того, что искусственные тРНК могут помешать работе правильных (своевременных) стоп-кодонов, испортив их другими белками. Это может случиться совершенно случайным образом. Но такая вероятность всё-таки есть.

Между тем, результаты других исследований позволяют предположить, что искусственные тРНК будут безопасными. «Известно, что внедрённая тРНК, которая предназначена для блокировки стоп-кодонов, ведет себя достаточно толерантно в организме животного», – говорит Джейсон Чин (Jason Chin) из Кембриджского университета. Исследовательская группа Чина применяет искусственные тРНК для «расширения» арсенала генетического кода у животных – червей или плодовых мушек.

Исследователи добавляют, что до разработки любого метода лечения на основе новой технологии пока ещё далеко. По той причине, что искусственные тРНК труднее доставить в клетки, чем обычные препараты. Но исследователи надеются, что это станет возможным в обозримом будущем.

Результаты исследования (Lueck et al., Engineered tRNA suppression of a CFTR nonsense mutation) опубликованы на сайте препринтов BioRxiv, то есть пока не были проверены экспертной группой коллег-учёных.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 29.11.2016


Читать статьи по темам:

генотерапия наследственные болезни Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Генотерапия частично вернула крысам зрение

Новый подход генной инженерии позволяет высокой точностью прицельно встраивать фрагменты ДНК в хромосомы неделящихся клеток.

читать

Еще один метод лечения серповидноклеточной анемии

Похожая, но менее эффективная методика удаления дефектной версии HBB была представлена другой группой ученых из университета Беркли всего месяц назад.

читать

Генотерапия бета-талласемии

Американские ученые разработали метод генетической коррекции на основе пептидонуклеиновых кислот, который эффективно устранил симптомы бета-талассемии у мышей.

читать

США намерены разрешить генную терапию в 2017 году

Метод, который собирается применять компания Spark Therapeutics, направлен на исправление мутации в клетках сетчатки, которая наследственной ретинальной дистрофии.

читать

Генотерапия выпрямила эритроциты

Ученые из трех американских университетов испытали на мышах метод генетической терапии серповидноклеточной анемии, использующий технологию CRISPR/Cas9.

читать