Семь раз отмерь, один раз отрежь: CRISPR-Cas9 против миодистрофии Дюшенна
Технология редактирования генома (CRISPR-Cas9) позволяет частично восстановить выработку белка дистрофина у больных миодистрофией Дюшенна, показали эксперименты американских ученых на собаках. Статья с описанием открытия опубликована 5 октября в научном журнале Science.
Ученые проводили исследования на собачьей модели заболевания. Белковые компоненты системы CRISPR-Cas9 доставлялись в организм животных с помощью аденовируса.
Через 6 недель после инъекции ученые проверили, насколько в организме собак восстановилась выработка немутантного дистрофина. При непосредственной доставке CRISPR-Cas9 в конкретную мышцу уровень белка возрастал в ней за это время до 60% от естественного.
При неспецифичной доставке CRISPR-Cas9 в разных мышцах обнаруживалось от 5 до 70% дистрофина по отношению к норме. Так, например, в бицепсах его выработка восстанавливалась на 64%, в диафрагме — на 58%, а в трицепсах — на четверть. В сердечной мышце уровень белка нормализовался почти полностью — на 92%. Гистологические исследования показали, что выработка дистрофина сопровождается регенерацией мышечных волокон и восстановлением их микроструктуры.
Отметим, что миодистрофия (кардиомиопатия) Дюшенна — наследственное генетическое заболевание мальчиков, при котором нарушается выработка белка дистрофина из-за мутаций в ДНК-последовательности соответствующего гена. Большинство таких мутаций сосредоточено между 45-м и 50-м экзонами (кодирующими фрагментами).
Поясним: после транскрипции ДНК в матричную РНК (мРНК) и перед трансляцией мРНК в белок экзоны сшиваются воедино с отбрасыванием интронов («бессмысленных» фрагментов). Этот процесс удаления «лишнего» называется сплайсингом (англ. splicing). Мутации отдельных нуклеотидов (элементарных звеньев ДНК-цепочки) в гене дистрофина сдвигают рамку считывания, из-за чего мРНК транслируется в белок неправильно.
Дистрофин является главной составляющей дистрофин-ассоциированного гликопротеинового комплекса (ДАГ-комплекса) и отвечает за правильное развитие скелетной и сердечной мускулатуры, в то время как «неправильные» (мутантные) аналоги белка не могут выполнять эти функции.
Клиническая картина миодистрофии Дюшенна детально описана в 1986 году, а сам дистрофин открыт годом позже. У больных постепенно отказывают мышцы, а также развивается сердечная и дыхательная недостаточность. Прогноз, как правило, неутешителен: средняя продолжительность жизни пациентов с этим диагнозом составляет 25 лет, а до 40 лет доживают лишь единицы.
Отметим также, что технология CRISPR-Cas9 позволяет направленно редактировать геном, вырезая мутантные участки в ДНК и заменяя их «нормальными» фрагментами. С этими «молекулярными ножницами» связаны главные надежды фармакологов на лечение врожденных генетических заболеваний, к коим относится и миодистрофия Дюшенна.
Подсчитано: чтобы остановить прогрессирование миодистрофии Дюшенна, нужно достичь хотя бы 15%-ной выработки «нормального» (немутантного) дистрофина по сравнению с нормой. Однако существующие методы лечения, увы, поднимают уровень «заветного» белка не более чем на доли процента.
Новейший препарат против этого заболевания — этеплирсен — связывается с мРНК мутантного дистрофина и способствует отбрасыванию 51-го экзона при сплайсинге, что помогает скорректировать рамку считывания при трансляции. Однако и в этом случае выработка дистрофина без мутаций повышается всего на 0,22–0,32%.
Технология редактирования генома (CRISPR-Cas9), судя по испытаниям на собаках, обещает радикальный прорыв в лечении этого страшного недуга, который выбивает пациентов из социальной колеи и обрекает их на раннюю смерть. В самом деле, в большинстве проверенных мышц выработка дистрофина восстанавливается как минимум на четверть, то есть со значительным «запасом». Учитывая, что пациенты с миодистрофией Дюшенна чаще всего умирают от проблем с сердцем, особенно обнадеживает, что в сердечной мускулатуре уровень дистрофина почти нормализуется.
Впрочем, с внедрением технологии CRISP-Cas9 связано по крайней мере две проблемы. Во-первых, пока нет гарантии, что молекулярные ножницы затрагивают только целевой мутантный ген. Во-вторых, один из компонентов системы — белок Cas9 — обладает потенциальной иммуногенностью, то есть иногда может вызывать нежелательные иммунные реакции. Приживется ли эта технология в клинической практике и смогут ли с ее помощью вылечить миодистрофию Дюшенна, покажет ближайшее будущее.
