Модификация генома стволовых клеток не вызывает нежелательных мутаций
Возможность заменять один ген на другой в ДНК живых клеток появилась у специалистов всего несколько лет назад. Как и любая новая технология, редактирование генетического материала ассоциируется как с большими надеждами на излечение генетических заболеваний, так и с вопросами безопасности.
Результаты, полученные учеными института биомедицинских исследований им. Солка, работающими под руководством профессора Хуана Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte), указывают на беспочвенность одного из этих вопросов. Авторы продемонстрировали, что применение наиболее популярных методик модификации генов не увеличивает количество мутаций, возникающих в стволовых клетках.
На сегодняшний день существуют два основных метода модифицирования последовательности ДНК: применение для доставки нового гена в клетку вирусного вектора или так называемых белков TALEN – ферментов нуклеаз, прицельно разрезающих ДНК.
В рамках более ранней работы исследователи впервые использовали в качестве инструмента модификации ДНК так называемые хелпер-зависимые аденовирусные векторы (HDAdVs). С их помощью они исправили в геноме стволовых клеток костного мозга мутацию, вызывающую серповидноклеточную анемию. Теоретически введение полученных с помощью этого метода клеток в костный мозг пациента способно облегчить его состояние.
Однако до применения подобных технологий в клинике необходимо получить убедительные доказательства их безопасности. Для этого авторы использовали линию человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (чиПСК) с мутацией, вызывающей серповидноклеточную анемию. Они разделили клетки на три популяции, одну их которых модифицировали с помощью HDAdVs, вторую – с помощью TALEN, а третью, интактную, использовали в качестве контроля.
Последующее полное секвенирование генома клеток показало, что в ДНК клеток всех популяций произошло лишь незначительное накопление случайных мутаций. Во всех случаях они были представлены случайным образом разбросанными по геному и уникальными для каждого клона клеток единичными нуклеотидными полиморфизмами, количество которых не превышало 100.
Схема из статьи в Cell Stem Cell
Авторы отмечают, что полученные результаты не означают, что использование стволовых клеток с измененными генами безопасно, они лишь свидетельствуют о том, что внесение модификаций в геном клеток не связано с дополнительными рисками.
Они также разработали комбинированный (гибридный) TALEN-HDAdV вектор, обеспечивающий значительное повышение эффективности модифицирования генома, а в ближайшем будущем планируют заняться изучением влияния генетических модификаций, вносимых с помощью перечисленных методик, на риск возникновения нежелательных мутаций в клетках других типов.
Статья Keiichiro Suzuki et al. Targeted Gene Correction Minimally Impacts Whole-Genome Mutational Load in Human-Disease-Specific Induced Pluripotent Stem Cell Clones опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Salk Institute for Biological Studies:
No extra mutations in modified stem cells, study finds.
11.07.2014