Муковисцидоз – это самое распространенное наследственное заболевание. К нему приводит мутация в гене CFTR, из-за которой хлорные каналы в клетках закрыты. Хлор накапливается, притягивает к себе ионы натрия, и уже это соединение (NaCl) притягивает воду из межклеточного пространства внутрь клетки. В результате слизь, покрывающая внутреннюю поверхность легких, поджелудочной железы, становится очень вязкой, перестает выводится из организма. В ней размножаются всевозможные бактерии, пациент постоянно страдает от легочных инфекций, испытывает удушье.
Сейчас известно около 2 000 мутаций в гене CFTR, при этом патогенетическое значение имеют около 180.
- Эффективного и главное доступного патогенетического лечения муковисцидоза сегодня нет, - говорит и.о. заведующего лаборатории мутагенеза ФГБНУ «МГНЦ» Светлана Смирнихина, - продолжительность жизни пациентов с тяжелыми генетическими мутациями часто не превышает 25 лет.
В лаборатории мутагенеза ФГБНУ «Медико-генетический научный центр» исследовали применение технологии CRISPR/Cas9 на культуре иммортализованных («бессмертных») клеток. На ней подобрали наиболее подходящие условия, при которых мутация в гене CFTR может быть «вырезана» и заменена здоровым участком.
В центре фотографии видна колония плюрипотентных стволовых клеток, полученных из клеток кожи пациентов с муковисцидозом
Сейчас начался следующий этап работы – со стволовыми клетками пациентов с муковисцидозом.
- Мы получили клетки эпителия кожи пациентов старше 18 лет, - рассказывает Светлана Смирнихина, - Это пациенты с наиболее распространенной из самых тяжелых мутаций. Клетки были перепрограммированы в плюрипотентные (стволовые или iPS-клетки)*. Уже в них мы исправляем мутацию, применяя разные модификации CRISPR/Cas9 , разработанные в нашей лаборатории.
Анализ результатов экспериментов займет около месяца. В дальнейшем необходимо будет провести ряд независимых экспериментов, чтобы подтвердить результат. А затем перепрограммировать плюрипотентные клетки с отредактированным геномом таким образом, чтобы они стали клетками легких. Также исследователи сейчас подбирают пациентов с другими вариантами мутаций в гене CFTR для следующих экспериментов по редактированию генома в стволовых клетках человека.
Чашки Петри с культивируемыми бактериями, из которых получают "генетические ножницы" - конструкции CRISP\ Cas9, которые разрезают ДНК в нужном месте.
*За открытие факта, что зрелые клетки, получившие определенную специализацию, могут быть перепрограммированы обратно в плюрипотентные или стволовые в 2012 году Джон Гардон (John B. Gurdon) и Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
