CRISPR используется для лечения врожденных заболеваний до рождения

Ученые впервые выполнили пренатальное изменение генов у лабораторных животных, для того чтобы не допустить нарушения обмена веществ, приводящие к смерти, предлагая возможности для лечения врожденных заболеваний человека до рождения. В журнале Nature Medicine были опубликованы исследования детской больницы Филадельфии (Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP)) и Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании (Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania), в которых были предложены методы доказательства концепции для пренатального использования сложного, малотоксичного метода, который эффективно изменяет строительные белки ДНК в генах, которые вызывают болезни.

Используя методы изменения генов CRISPR-Cas9 и base editor 3 (BE 3), команда смогла снизить уровень холестерина здоровых мышей, получавших лечение в утробе матери, воздействуя на ген, который регулирует этот уровень. Они также пренатально используют изменение гена для улучшения функции печени и предотвращения неонатальной смерти у группы мышей, с мутацией, ответственной за развитие смертельного заболевания печени – тирозинемии типа I.

Тирозинемия тип 1 у людей обычно появляется в раннем детстве и лечится с помощью медицинского препарата «Нитизинон» и строгой диеты. Однако, когда терапия оказывается безуспешной, у пациентов возрастает риск возникновения печеночной недостаточности или рака печени. Пренатальная терапия может открыть двери для профилактики таких заболеваний как тирозинемия тип 1 и других врожденных изменений.

“Наша конечная цель состоит в том, чтобы претворить в жизнь метод используемый в исследованиях доказательства концепции для лечения тяжелых заболеваний, диагностированных на ранних стадиях беременности” - сказал руководитель исследования, доктор медицинских наук, детский и фетальный хирург в центре CHOP для диагностики и лечения плода Уильям Х. Перанто (William H. Peranteau, MD, a pediatric and fetal surgeonin CHOP’s Center for Fetal Diagnosis and Treatment). “Мы надеемся расширить этот метод, чтобы использовать его внутриутробно при врожденных заболеваниях, которые в настоящее время не имеют эффективного лечения для большинства пациентов, и могут приводить к смерти или тяжелым осложнениям у младенцев.”

 «Мы использовали редактор оснований для снижения действия мутаций, вызывающих болезнь», - сказал соратник исследования Киран Мусунуру, доктор медицины, доктор философии, доктор медицинских наук, адъюнкт-профессор сердечно-сосудистой медицины в Пенне.  (Kiran Musunuru, MD, PhD, MPH, an associate professor of Cardiovascular Medicine at Penn). “Мы также планируем использовать ту же самую технику редактор оснований не только для изменений действия мутаций, но и для прямого воздействия на них. "Киран Мусунуру (Kiran Musunuru) является экспертом в технологии изменения генов и ранее продемонстрировал, что эти изменения могут быть использованы для снижения уровня холестерина и жира в крови, это может привести к созданию «вакцины» для предотвращения сердечно - сосудистых заболеваний.

В этом исследовании ученые использовали редактор оснований ВЕ3), который сгруппировывает регулярно чередующиеся короткие палиндромные повторы (CRISPR), соединяет их с измененным CRISPR-ассоциированным протеином 9, чтобы сформировать активную версию системы CRISPR-Cas 9, для того, чтобы использовать его как самоуправляемое устройство для переноса фермента на конкретные последовательности генов в клетках печени плода мышей. Ферменты химически изменяют эту последовательность, меняя один тип основания ДНК на другой. ВЕ3 безопаснее, чем CRISPR-Cas9, потому что он не полностью вырезает молекулы ДНК и не оставляет для них непридвиденных ошибок, когда отрезки репарируются, что наблюдается при использовании метода CRISPR-Cas9.

После рождения, у мышей исследовали точное количество измененных клеток печени через три месяца после пренатального лечения  без признаков нецелевого редактирования в других участках ДНК.

В группе мышей с тирозинемией тип 1, ВЕ3 улучшил функции печени и сохранил жизнеспособность. Мыши, для которых использовался ВЕ3 также были более здоровыми, чем мыши, получавшие «Нитизинон», который является первой линией препаратов для лечения тирозинемии тип 1 у пациентов.

Для доставки CRISPR-Cas9 и BE 3 ученые использовали аденовирусные векторы, которые часто использовались в экспериментах по генной терапии. Поскольку предыдущие исследования показали, что аденовирусные векторы могут вызывать непредсказуемые, а иногда и вредные реакции иммунной системы хозяина, команда изучает альтернативные методы доставки, такие как липидные наночастицы, которые с меньшей вероятностью вызывают нежелательные иммунные реакции.

В будущем команда исследователей, в дополнение к использованию редактор оснований, который прямо воздействует на болезнетворные мутации, будет исследовать его для применения к другим заболеваниям, в том числе для других органов помимо печени.

“Значительный объем работы предстоит сделать, прежде чем пренатальные генетические изменения будут использованы в лечении, в том числе следует исследовать  более клинически значимые механизмы предоставления и обеспечения безопасности такого подхода”, - сказал Перанто (Peranteau), который добавил, “Тем не менее, мы рады возможности такой перспективы для лечения наследуемых заболеваний печени и других органов, для которых имеет место быть несколько вариантов лечения».

Источник: frontlinegenomics.com

Перевод Анны Лобачевой (РМАНПО).