Бета (β)-талассемия является одной из наиболее часто встречающихся гемоглобинопатий. Распространенность β-талассемии составляет около 1,5% в популяциях мира. А выживание пациентов с β-талассемией зависит исключительно от повторных переливаний, которые в конечном итоге приводят к повреждению внутренних органов. Именно поэтому ученые сконцентрированы на создании новых методов лечения β-талассемии с применением технологий редактирования генома.
На сегодняшний день наиболее перспективными методами генетического редактирования для лечения β-талассемии можно считать технологии CRISPR/Cas9 и праймированного редактирования для исправления мутаций в гемопоэтических стволовых клетках пациентов. Плюсы и минусы каждого из этих методов подробно описали ученые из Института регенеративной медицины, физиологии и клеточной биологии (Пакистан).
Наиболее распространенный подход, известный как CRISPR/Cas9, сравнивается с «молекулярными ножницами», которые садятся на определенную последовательность ДНК, а затем разрезают ее на две части. Процедура позволяет ученым отключить определенные гены и даже исправить вредные мутации, предоставляя клеткам новые нити ДНК для восстановления разреза.
Доктор Бауэр и его команда в Дана-Фарбер/Бостонском центре детской онкологии и заболеваний крови и Медицинской школе Университета Массачусетса разработали стратегию лечения серповидноклеточной анемии и β-талассемии путем применения CRISPR-Cas9 для редактирования генов собственных гемопоэтических стволовых клеток пациента. В результате исследования им удалось сгенерировать генетически здоровые эритроциты, продуцирующие функционирующий HbF (фетальный гемоглобин). Однако у метода есть и ограничениями, такие как вставки и делеции в сайте-мишени и повреждения нецелевой ДНК.
В 2016 году команда под руководством доктора Лю сообщила о разработке технологии «редактирования оснований», на основе CRISPR/Cas9. Этот новый подход позволил преобразовывать одни основания ДНК в другие без расщепления ДНК, что не может быть сделано с помощью CRISPR/Cas9. Именно поэтому редактирование оснований может быть полезным инструментом для коррекции генетических заболеваний, вызванных однобуквенными мутациями, включая наиболее распространенную форму серповидноклеточной анемии и мутацию -175 в промоторе γ-глобина, приводящую к молчанию гена. Тем не менее, редактирование оснований имеет ограничения в исправлении генетических нарушений, вызванных многобуквенными мутациями, такими как при болезни Тея-Сакса.
Другая технология редактирования генома, которая может быть использована как метод лечения β-талассемии, называется «праймированное редактирование генов». Эта технология позволяет делать любые однонуклеотидные замены и более крупные вставки и делеции. Кроме того, поскольку этот редактор обходится без двухцепочечных разрезов ДНК и самостоятельно достраивает редактируемую цепь, число ошибок у него значительно ниже, чем у CRISPR-Cas9. Есть эксперименты, в ходе которых с помощью новой технологии ученым удалось внести 175 различных изменений ДНК в клетки человека с впечатляющей точностью. Они исправили мутации, которые вызывают серповидноклеточную анемию. В другом эксперименте они удалили четыре лишние буквы ДНК в гене, которые вызывают болезнь Тея-Сакса. До создания праймированного редактирования было невозможно осуществить такой объем изменений ДНК в различных типах клеток, не оставляя лишних вставок, делеций и других генетических нарушений, которые могут помешать работе отредактированной клетки.
«Требуется больше исследований, прежде чем праймированное редактирование можно будет использовать на людях. Тем не менее, праймированное редактирование генов, безусловно, является перспективным в области генной терапии болезней», - пишет автор статьи.
Таким образом, идеальной технологии редактирования генома, которую бы можно было применить уже сегодня для терапии β-талассемии, нет. Однако все перечисленные выше редакторы потенциально могут быть усовершенствованы и применены как эффективные инструменты уже в ближайшем будущем.
Исследование опубликовано в журнале Gene Therapy.
