Генетическая «заплатка» способна справиться с ТКИД

Американские ученые из «Sangamo Biosciences», Ричмонд, Калифорния, разработали и продемонстрировали способ корректирования генетических ошибок, лежащих в основе заболеваний человека. Если метод оправдает возложенные на него надежды, с его помощью можно будет осуществлять исключительно специфичные исправления мутаций в любом участке генома.

Использование генной терапии – добавление в клетку нормальной копии гена для замещения поврежденной – всегда выглядело многообещающе. Но при разработке технологий специалисты столкнулись с целым рядом проблем, в том числе с тем, что введение в клетку дополнительных генов может послужить причиной развития опасных и неожиданных побочных эффектов

Новый метод использует другой подход: с его помощью можно исправить мутацию в самом гене, ответственном за развитие заболевания. Авторам метода удалось успешно «починить» ген, вызывающий редкое состояние, называемое тяжелый комбинированный иммунодефицит (ТКИД). При этом заболевании дети очень подвержены различным инфекциям. Ранее для проведения терапии больных помещали в защитный пластиковый «пузырь», что послужило причиной возникновения второго названия этой патологии «bubble-boy»-болезнь.

Работающей над проблемой группе авторов удалось синтезировать белок, способный прочесать миллионы букв человеческой ДНК в поисках 24-буквенной последовательности, входящей в состав патологического гена, вызывающего ТКИД. Этот белок присоединялся к ферменту, способному разрезать ДНК.

Исследователи вводили фермент и фрагмент ДНК, соответствующий поврежденному гену, но не содержащий мутацию, в человеческие клетки. Белок прикреплялся к соответствующему участку гена, содержащему мутацию, а фермент разрезал ДНК именно в нужном месте. Разрезание ДНК запускает репаративный процесс – рекомбинацию, при котором клетка пытается «залатать» поврежденный участок, заменяя при этом весь поврежденный регион на целый сегмент, в данном случае – последовательность ДНК, не несущую мутации.

В экспериментах в 20% человеческих иммунных клеток, разрушающихся при ТКИД, замещение поврежденного участка ДНК происходило успешно. На настоящем этапе метод не может применяться для исправления клеток в организме человека, но ученые считают, что они смогут выделять стволовые клетки-предшественники иммунных клеток, исправлять мутацию, а затем возвращать их обратно в организм для восстановления иммунной системы.

Авторы также пытаются применить разработанный ими метод для лечения СПИДа. В этом случае идея заключается не в исправлении мутации, а наоборот – в создании дефекта в гене иммунных клеток, что сделает их невосприимчивыми к вирусу.

Результаты исследования позволяют предположить, что можно синтезировать подобные ферменты, способные распознавать и разрезать ДНК на любом участке человеческого генома, запуская таким образом практически любое изменение или исправление гена.

Более 20 лет назад ученые научились заставлять клетки млекопитающих замещать один сегмент ДНК другим с помощью рекомбинации. Но этот процесс возникает спонтанно и только в 1 клетке на миллион, что слишком мало для оказания какого-либо значимого эффекта на заболевание.

Однако в последние годы были разработаны методы создания модифицированных ферментов, как, например, описанный выше, способный присоединяться к определенному участку ДНК и разрезать его, что значительно повышает уровень рекомбинации. Для этого исследователи подбирают и смешивают белки, способные распознавать и связываться с определенными 3-буквенными последовательностями ДНК. Соединяя вместе 8 таких протеинов в заданном порядке, можно создать один, способный связываться с соответствующей 24-буквенной последовательностью.

Авторы надеются, что разработанный ими метод обеспечит более безопасный способ лечения ТКИД, чем традиционная генная инженерия. Во Франции использование последней на практике было прекращено из-за возникновения у трех детей онкологических заболеваний. Возможно, причиной этого послужило случайное встраивание корректирующего гена по соседству с геном, вызывающим развитие рака.

При использовании новой техники такой проблемы возникать не должно, так как новая копия ДНК замещает старую на том же самом участке. Другие части генома при этом не затрагиваются.

Исследователи признают, что возможно существование подводных камней. Например, синтезирование ферментов, распознающих определенный участок гена, может быть очень затруднено. Существует также вероятность, что фермент может разрезать ДНК в неподходящем месте. Дальнейшее усовершенствование метода необходимо для избежания подобных нежелательных ситуаций.

Источник новости: Nature
Пересказала Е. Рябцева, http://www.scientific.ru