Недавние успехи в технологиях генного редактирования (CRISPR-cas9) делают поправку на точность манипуляций с геномом в целях достижения терапевтических эффектов. В то время как проблемы остаются нерешенными, редактирование генома вероятно некогда в будущем станет лечением мышечных дистрофий, согласно научной работе, проведенной учеными из Эдитас Медисайн и Дюк Юниверсити, которая освещает текущие достижения и будущие планы для таких технологий.
Статья, “Технологии редактирования Генома для генной и клеточной терапии”, была опубликована в Журнале «Молекулярная терапия».
Мы приближаемся к эре, когда техники генного редактирования записываются в терапевтическое портфолио множества болезней. Клинические испытания с использованием различных подходов говорят об успешных результатах. Несмотря на то, что сейчас клинические испытания для мышечных дистрофий отсутствуют, в будущем есть надежда на их появление.
Генное редактирование может быть возможным путем применения разрывов в двух-спиральной молекуле днк. Сегодня исследователями используется 4 метода применения разрывов в определенных участках днк: нуклеазы цинковых “пальцев”, активаторные транскрипционные эффекторы (TALEN нуклеазы), мегануклеазы, и система CRISPR-сas9. Как только разрывы произведены, гены или их фрагменты, могут быть вставлены (переставлены), удалены, деактивированы или исправлены.
Одной из главных проблем генного редактирования является доставка инструментов редактирования генома. Применение большинства подходов определяется различной степенью успеха. Вирусные векторы считаются оптимальным вариантом для большинства работ, а уровень токсичности можно отнести к низкому. Когда исследователи манипулируют клетками внутри тела, возникают дополнительные проблемы и нужно применять конкретные стратегии, в сравнении с редактированием, выполняемым в изолированных клетках в лаборатории.
Укрощение Дистрофина или с чем столкнулись ученые
Среди других мышечных дистрофий, редактирование генома наиболее развито для МДД. Наличие подходов, разрабатываемых для МДД, может свидетельствовать о том, что они будут применимы в исследованиях других типов дистрофий.
Редактирование генома при МДД является особенно сложным из-за чрезвычайно большого размера кодируемого дистрофином региона.
Так как дистрофин (ген, являющийся основополагающей причиной возникновения МДД) считается одним из самых больших известных на сегодняшний день генов человека, это затрудняет процесс его “упаковки” в небольшую вирусную систему доставки.
Поэтому ученые-разработчики провели эксперимент с доставкой более маленьких сегментов гена, что предлагает частичное улучшение его (дистрофина) функциональности. Исследования, направленные на исправление мутаций путем введения мутировавших экзонов или восстановления функции гена посредством применения так называемой рамки считывания — позволяющей правильно “читать” генную последовательность — ограничиваются отсутствием обобщенности. Поскольку изменчивость мутаций в гене дистрофина достаточна высока, каждая индивидуальная коррекция адресуется только небольшой доле пациентов.
Текущие исследования фокусируются на удалении бо’льшей части гена, охватывающей несколько экзонов. Как недавно сообщалось на MDnews, одна такая стратегия принесла успешный результат удаления экзонов с 45 по 55, восстановив экспрессию (выработку) Дистрофина.
Если этот метод достигнет клиник, то он будет распространять свое действие на 62 процента всех пациентов с МДД.
Оптимизация такой системы для клинического применения задействует систему СRISPR-cas9, используя доставку адено-ассоциированного вируса, которая нацелена на скелетную мышцу и миокард. На мышиной модели МДД, внутримышечная и внутривенная инъекции восстановили экспрессию дистрофина, улучшили силу и снизили уровень мышечной патологии. Так одно исследование успешно продемонстрировало этот метод для редактирования гена в мышечных клетках-предшественниках у мышей, открывая возможность нацеливания клеток, которые могут действовать как возобновляемый источник мышечных клеток с функциональным геном дистрофина.
Будущее за CRISPR-сas9
Исследователи надеются, что в будущем, это знание может быть использовано для развития методов, когда клетки самих пациентов смогут действовать в качестве источников мышечных стволовых клеток — скорее всего путем обратного перепрограммирования взрослых клеток в стволовые клетки. Выделение клеток, полученных от пациента, позволило бы производить специфические для пациента стволовые клетки, в которых можно было бы манипулировать генами до того, как клетки будут изменены и привиты обратно пациенту.
Перед тем как такие терапии могут быть представлены, предстоит решить еще несколько вопросов. В частности, это касается безопасности пациентов или, к примеру, лучшего понимания потенциальных нецелевых/побочных эффектов. Для разработчиков остается “темным лесом”, понимание того, как иммунная система будет реагировать на генетически измененные клетки или присутствие инструментов генного редактирования.
Однако быстрое развитие новых технологических подходов, как ожидается, приведет к появлению все более специфичных и точных инструментов.
Авторы подводят итоги на оптимистической ноте, заключая, что внедрение методов редактирования генома в качестве клинического терапевтического решения для мышечных дистрофий будет применяться уже в недалеком будущем.