Чтоб моча не била в голову
Исследователи из Университета Пенсильвании добились клинического улучшения состояния мышей с генетическим заболеванием печени, вызванным сотнями различных мутаций. Полученные данные свидетельствуют о перспективах CRISPR для лечения пациентов с редким нарушением метаболизма цикла мочевины, вызванным дефицитом фермента орнитин-транскарбамилазы (ornithine transcarbamylase, ОТС), а также других наследственных заболеваний, вызванных различными мутациями одного и того же гена.
CRISPR ранее ограничивался исправлением только одной мутации и приносил облегчение состояния только у новорожденных мышей. В новом исследовании использовался двойной аденоассоциированный вирусный вектор (AAV) для доставки компонентов CRISPR, которые вставляли миниген в геном для достижения устойчивой экспрессии ОТС в клетках печени. Мутации не были исправлены, клеткам просто добавили новый набор инструкций. В результате исследователи наблюдали клиническую эффективность у новорожденных мышей, которая поддерживалась в зрелом возрасте.
Нарушение синтеза OTC встречается почти у одного из 40 000 новорожденных, оно может быть вызвано более чем 300 различными мутациями гена ОТС. Поскольку эти мутации локализуются в Х-хромосоме, они обычно проявляются у мужчин, тогда как женщины являются носителями. Цикл мочевины представляет собой серию из шести ферментных реакций в печени, которые помогают избавить организм от аммиака. При дефиците или отсутствии одного из этих ферментов аммиак накапливается в крови и попадает в мозг, вызывая его повреждение и даже приводя к смерти пациента. Для лечения этого заболевания пациенты пожизненно принимают лекарства, стимулирующие альтернативные пути очистки от соединений азота, а в тяжелых случаях нуждаются в трансплантации печени. Тем не менее, смертность все равно достаточно высока, поэтому существует необходимость в более новых и более эффективных методах лечения.
Чтобы разработать инструмент для редактирования генома при нарушении метаболизма цикла мочевины, группа создала новый двойной вектор AAV, содержащий РНК-управляемый бактериальный белок Cas9, осуществляющий поиск и манипулирование генами в клетках. Этот вектор AAV8 специфически обладает сродством к клеткам печени. Второй AAV содержал полностью функционирующий миниген, экспрессирующий человеческую ОТС – донорский ДНК-управляемый печень-специфичный промотор, который при введении в кровь функционирует только в клетках печени. Сначала Cas9 разрезает ДНК в определенном участке вдоль гена, а затем в этот промежуток добавляется миниген.
В отличие от других подтипов CRISPR, которые удаляют или модифицируют часть нормального гена, этот метод создает новый участок ДНК. Исследователи не исправляли мутации, которые мешают клеткам печени производить OTC, они добавили новый миниген, чтобы клетки могли это делать.
У мышей, обработанных двойным вектором, было обнаружено 25% и 35% ОТС-экспрессирующих клеток в печени через три и восемь недель соответственно, это в четыре и три раза выше, чем у мышей, получавших нецелевой вектор. В оба момента времени (три и восемь недель) большинство ОТС-синтезирующих клеток были расположены в кластерах, рассеянных по всей печени.
Исследователи также наблюдали 60%-е снижение уровня аммиака у опытных мышей по сравнению с нелеченными мышами, получавшими диету с высоким содержанием белка – это клинический признак, свидетельствующий об эффективности терапии.
Следующим шагом, как пишут авторы, будет проведение дополнительных доклинических исследований с целью поиска безопасного участка ДНК для вставки гена в клетках печени человека, а затем тестирование аналогичного подхода редактирования генов.
Статья L.Wang et al. A mutation-independent CRISPR-Cas9–mediated gene targeting approach to treat a murine model of ornithine transcarbamylase deficiency опубликована в журнале Science Advances.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Penn Medicine: CRISPR “Minigene” Approach Stops Genetic Liver Disease in Mice.