Обзор новостей Genetics-info 22 октября – 04 ноября

1. Сибирские ученые получили мышей без аллергии. Подробнее. 

Исследователи из Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук с помощью технологии редактирования генов получили мышей, которые абсолютно не страдают аллергией.

Как это часто бывает, открытие было сделано случайно: изначально эксперимент преследовал абсолютно другую цель. Учёные изменяли ДНК грызунов в участке генома, который часто трансформируется при онкологических заболеваниях. Они хотели узнать, что происходит с тремя конкретными генами: как они регулируются, как меняется их активность и почему это приводит к образованию опухоли.

Но в результате произошла незапланированная модификация. Она привела к тому, что у мышей исчезли тучные клетки (также известные как мастоциты). Это один из типов белых клеток крови.

Тучные клетки являются частью иммунной системы и участвуют в формировании ответной реакции организма на аллерген. У них есть и другие функции, они участвуют в процессах залечивания ран, помогают бороться с заболеваниями, вызванными паразитическими червями (гельминтами).

Специалисты отмечают, что это внезапное открытие имеет большую ценность: созданные ими животные помогут изучить неизвестные ранее механизмы развития аллергии, что в будущем позволит найти от нее лекарство.

Вероятнее всего, у генной трансформации, которая произошла с грызунами, есть побочные эффекты, ведь в любом живом организме нет "ненужных" клеток, которые можно уничтожить без последствий.

Пока же единственный заметный нюанс состоит в том, что такие мышки появляются на свет черными с белым животом. По словам ведущего научного сотрудника лаборатории генетики развития ФИЦ ИЦиГ СО РАН, кандидата биологических наук Наримана Баттулина, это обусловлено тем, что мелатоциты -  клетки, отвечающие за пигментацию, не успевают полностью покрыть шкурку эмбриона. Они начинают развиваться со спины, поэтому обычно мышонок появляется на свет полностью черным.

Авторы исследования заключают, что технологии геномного редактирования, которые позволяют прицельно менять в геноме одни последовательности ДНК на другие, в настоящее время активно внедряются в научную практику.

Лаборатория Баттулина планирует заниматься изучением мышей без аллергии следующие три года на полученный в сентябре грант Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в размере 5 миллионов рублей.

Это не первое исследование, демонстрирующее возможности генных технологий для лечения аллергии.  В 2017 году в журнале The Journal of Clinical Investigation сообщалось, что команда под руководством профессора Рэя Стептоу из института Диамантина университета Квинсленда предложила лечить аллергию при помощи генной терапии, проникающей в иммунные клетки и стирающей их «память». Они смогли «выключить» иммунный ответ, который вызывает аллергические реакции у животных.

 

2. В России созданы эмбрионы, неуязвимые для действия ВИЧ. Подробнее. 

Ученые московских институтов провели первый в России эксперимент по редактированию человеческих зигот при помощи системы CRISPR-Cas9 и получили эмбрионы, несущие мутацию в гене CCR5, которая определяет устойчивость к заражению вирусом иммунодефицита человека. Результаты исследования описаны в собственном научном журнале РНИМУ имени Пирогова (Вестник РГМУ).

Вирус иммунодефицита заражает клетки, а именно, CD4+ лимфоциты, через взаимодействие с рецептором на их поверхности, который кодируется геном CCR5. Небольшая часть человеческой популяции имеет мутацию в этом гене (делецию 32 нуклеотидов, CCR5Δ32), которая блокирует взаимодействие вируса с рецептором и делает ее носителя устойчивым к заражению.

По данным исследования, проведенного в России специалистами из лаборатории перенатальной (дородовой) диагностики НИИ акушерства и гинекологии имени Отта под руководством члена-корреспондента РАМН Владислава Баранова, самыми устойчивыми к заражению СПИДом оказались русские и татары. Каждого четвертого представителя этих народов природа наградила мутировавшим геном, обеспечивающим относительную устойчивость к ВИЧ-инфекции. А вот 1-1,5% наших сограждан имеют целых две мутации гена CСR5, что полностью защищает их от ВИЧ. Чуть меньше повезло узбекам, лишь 15% из них имеют измененный ген. У азербайджанцев и казахов показатель еще меньше - 10%. А среди грузин не нашлось ни одного счастливчика, в этом они печально похожи на японцев и африканцев.

Идея использовать эту мутацию в терапевтических целях появилась после истории с «берлинским пациентом», когда человек с ВИЧ, которому сделали пересадку костного мозга от донора с мутацией, вылечился от инфекции. Разработанные с тех пор инструменты редактирования генома (цинковопальцевые нуклеазы и CRISPR-Cas9) позволяют довольно эффективно «выключать» CCR5 в лимфоцитах, и методы терапии ВИЧ с использованием собственных отредактированных лимфоцитов пациента уже проходят клинические испытания.

В 2015 году китайские ученые впервые провели эксперимент по редактированию эмбрионов человека с использованием системы CRISPR-Cas9, а в 2016 году китайцы попытались внести мутацию CCR5Δ32 в эмбрионы. Эффективность редактирования в этом эксперименте составила всего пять процентов (один эмбрион из 20 содержал нужную мутацию).

Ученые из Исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени Кулакова, МГУ и медицинского университета имени Пирогова повторили эксперимент китайских коллег, но модифицировали условия эксперимента и получили бластоцисты, гомозиготные по нужной мутации (то есть содержащие ее во всех копиях гена) в 62 % случаев.

Ученые работали с дефектными трипронуклеарными (несущими три набора хромосом) зиготами (оплодотворенными яйцеклетками), полученными в результате искусственного оплодотворения и непригодными для дальнейшей имплантации матерям. В зиготы вводили не матричную РНК Cas9, а готовый комплекс белка Cas9 с РНК-затравкой (гидовой РНК) и ДНК-матрицей для внесения нужной мутации. Пара наиболее эффективных гидовых РНК была подобрана заранее в эксперименте по редактированию in vitro. Из 16 инъецированных комплексом зигот 8 развились «в пробирке» до стадии бластоцисты (около 250 клеток), после чего их использовали для генотипирования. Анализ показал, что пять из восьми эмбрионов содержат нужную мутацию.

В будущем подобное редактирование эмбрионов может помочь избежать заражения, например, детям ВИЧ-инфицированных матерей.

 

3. Специалисты настаивают на расширении неонатального скрининга до 30 нозологий. Подробнее

О том, что скрининг новорожденных на предмет орфанных патологий должен проводиться с учетом большего количества нозологических форм, эксперты говорили на прошедшем 23 октября общероссийском конгрессе «Инновационные технологии в педиатрии и детской хирургии».

С аналогичным предложением врачи уже выступали в прошлом году, в рамках реализации поручения президента о расширении списка нозологий для неонатального скрининга, и оно было поддержано медицинским сообществом, организациями пациентов и Министерством здравоохранения, но Министерство финансов проект не согласовало.

На этот раз инициативу врачебного сообщества озвучила ведущий научный сотрудник НИИ педиатрии имени академика Ю.Е. Вельтищева РНИМУ им. Н.И. Пирогова Виктория Воинова.

Она отметила, что Россия в области выявления орфанных патологий занимает далеко не ведущую позицию  в мире. В частности, в США скрининг новорожденных проводится на предмет выявления 50 заболеваний. В РФ – только на 5. В список входят муковисцидоз, галактоземия, адреногенитальный синдром, врожденный гипотиреоз и фенилкетонурия.

В этом году столичные учреждения стали проводить скрининг на 11 заболеваний: адреногенитальный синдром, галактозэмия, врожденный гипотериоз, фенилкетонурия, муковисцидоз, глутаровая ацидурия тип 1, тирозинемия тип 1, лейциноз, метилмалоновая/пропионовая ацидурия, недостаточность биотинидазы, недостаточностью среднецепочечной ацилКоА дегидрогеназы жирных кислот.

Однако в России актуально расширение скрининга до 30 нозологических форм. Тандемная масс-спектрометрия в генетическом скрининге позволяет делать это за небольшие деньги, это будет стоить всего до 800 рублей на одного новорожденного. Не все нозологии дороги в лечении, некоторые лечатся просто изменением режима кормления. Их выявлять крайне важно для выживания детей. Раньше дети с данными  генетическими патологиями просто  погибали или  становились инвалидами, поскольку диагноз не был установлен вовремя. Если же расширить неонатальный скрининг до 30 нозологий, это приведет к ранней диагностике и позволит вовремя начать адекватное лечение, что позволит этим детям качественно жить, не имея инвалидности.

 

Автор обзора: кандидат медицинских наук, врач-генетик Александра Галактионова