Использование «генетических ножниц» несет риски

Фото из открытых источников

Молекулярные ножницы CRISPR имеют потенциал для революции в лечении генетических заболеваний. Это связано с тем, что их можно использовать для исправления определенных дефектных участков генома. К сожалению, однако, есть одна загвоздка: при определенных условиях исправление может привести к новым генетическим дефектам — как в случае хронической гранулематозной болезни. Об этом сообщила группа фундаментальных исследователей и врачей из клинической исследовательской программы ImmuGene в Университете Цюриха (UZH).

Хроническая гранулематозная болезнь — редкое наследственное заболевание, которым страдает примерно один человек из 120 000. Заболевание ослабляет иммунную систему, делая пациентов восприимчивыми к серьезным и даже опасным для жизни инфекциям. Оно вызвано отсутствием двух букв, называемых основаниями, в последовательности ДНК гена NCF1. Эта ошибка приводит к невозможности вырабатывать ферментный комплекс, который играет важную роль в иммунной защите от бактерий и плесени.

Исследовательской группе теперь удалось использовать систему CRISPR для вставки недостающих букв в нужное место. Они провели эксперименты на клеточных культурах иммунных клеток, которые имели тот же генетический дефект, что и люди с хроническим гранулематозным заболеванием. «Это многообещающий результат использования технологии CRISPR для исправления мутации, лежащей в основе этого заболевания», — говорит руководитель группы Джанин Райхенбах, профессор соматической генной терапии в Детской университетской больнице Цюриха и Институте регенеративной медицины в UZH.

Интересно, однако, что некоторые из восстановленных клеток теперь показали новые дефекты. Целые участки хромосомы, где произошла репарация, отсутствовали. Причиной этого является особое генетическое созвездие гена NCF1: он присутствует три раза на одной и той же хромосоме, один раз как активный ген и дважды в форме псевдогенов. Они имеют ту же последовательность, что и дефектный NCF1, и обычно не используются для формирования ферментного комплекса.

Молекулярные ножницы CRISPR не могут различать разные версии гена и поэтому иногда разрезают цепь ДНК в нескольких местах на хромосоме — в активном гене NCF1, а также в псевдогенах. Когда секции впоследствии воссоединяются, целые сегменты гена могут быть смещены или отсутствовать. Медицинские последствия непредсказуемы и, в худшем случае, способствуют развитию лейкемии. «Это требует осторожности при использовании технологии CRISPR в клинических условиях», — говорит Райхенбах.

Чтобы минимизировать риск, команда протестировала ряд альтернативных подходов, включая модифицированные версии компонентов CRISPR. Они также рассмотрели возможность использования защитных элементов, которые снижают вероятность того, что генетические ножницы одновременно перережут хромосому в нескольких местах. К сожалению, ни одна из этих мер не смогла полностью предотвратить нежелательные побочные эффекты.

«Это исследование подчеркивает как многообещающие, так и сложные аспекты терапии на основе CRISPR», — говорит соавтор Мартин Джинек, профессор кафедры биохимии UZH. Он говорит, что исследование дает ценную информацию для разработки методов генной инженерии для лечения хронической гранулематозной болезни и других наследственных заболеваний. «Однако необходимы дальнейшие технологические достижения, чтобы сделать этот метод более безопасным и эффективным в будущем».