Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки

По анализам крови также было понятно, что такой метод применим только для долгосрочной перспективы: мыши, которые принимали доксициклин с 12-го по 17-й месяц жизни, показали содержание веществ в сыворотке, не сильно отличавшееся от контрольной группы. Заметные различия появились лишь к 22-му месяцу терапии, только тогда кровь экспериментальной группы животных стала заметно похожа на кровь молодых мышей. Возможно также, что в возрасте 25-ти месяцев мыши приобретают фенотипы необратимого старения в различных тканях. Вывод напрашивается сам собой: «репрограммирование» нужно применять длительным курсом. При этом множество вопросов осталось без ответа: почему некоторые ткани отвечают на терапию заметно лучше, а другие вообще никак не реагируют? Да и достоверно не известно влияние терапии на организм здоровых мышей: эксперимент так и не проводился.

Пузыри, но не мыльные

Существует такое наследственное заболевание, при котором на коже образуются болезненные пузыри и эрозии. Это буллезный эпидермолиз. Мутация возникает в одном или нескольких из 10 генов, ответственных за функционирование всех слоев кожи. Из-за этого любые прикосновения могут заканчиваться серьезными эрозиями и травмами. Специфического лечения не было до 2017 года, когда немецкие и итальянские ученые смогли сделать прорыв [13]. Медики во главе с Микеле Де Лука из Университета Модены и Реджо-Эмилии пересадили семилетнему мальчику с мутацией в гене LAMB3 кожный трансплантат, полученный из собственной кожи пациента, но отредактированный вирусным вектором, экспрессирующим полноразмерную копию гена LAMB3. Пласты клеток выращивали в лаборатории, а затем подсаживали на поверхность дермы: приживление шло очень хорошо. Все лечение заняло восемь месяцев. После терапии мальчик смог вернуться к нормальной жизни с гораздо меньшими ограничениями.

Однако самое интересное – посмотреть на отдаленный результат. Спустя пять лет исследователи опубликовали отчет о состоянии кожи мальчика [14]. Результаты хорошие: кожа прочная, при травматизации заживает по нормальному сценарию, без пузырей. На груди были язвы, но это тот участок, который не успели трансплантировать из-за начавшейся пандемии коронавируса. Клетки кожного покрова делятся уже без ошибок в генах: изменения исследователи внесли также и в стволовые клетки. В коже сформировались все виды желез, но чувствительность к прикосновениям остается сниженной. Специалисты не обнаружили «бесконтрольных» делений клеток и опухолей. Медики заключили, что трансгенная кожа хорошо прижилась и выполняет свои функции.

Ошибки митохондрии

В каждой клетке организма имеется набор органелл, благодаря которым клетка осуществляет все жизненно необходимые процессы. Еще в первой главе мы выяснили, что митохондрии – это органеллы, которые занимаются окислением органических веществ, производя при этом молекулы АТФ. При этом у митохондрии есть отличительная особенность: в ее цитоплазме содержится кольцевая молекула ДНК, наследуемая только по материнской линии. Мутации в такой ДНК тоже могут вызывать генетические заболевания. Чтобы они проявились, необходимо, чтобы подавляющий процент митохондриальной ДНК (мтДНК) в организме был с мутацией. Чем больше процент, тем тяжелее форма заболевания.

Тенденция понятна: нужно стремиться снизить процент мтДНК с мутацией в клетках. Еще в 2018 году удалось эффективно снизить процент дефектной мтДНК в клетке и заместить нормальной [15]. Михал Минчук и его команда биологов из Кембриджского университета применили это экспериментальное лечение на мышах, и оно увенчалось успехом. Однако такой способ не будет работать, если поврежденной ДНК слишком много.

В новом исследовании Минчук решил использовать инструмент для биологического редактирования под названием DdCBE [16]. DdCBE – редактор доставляли в сердце мыши с использованием векторов аденоассоциированного вируса (AAV), и там он производил нужные ученым изменения мтДНК у взрослых и новорожденных мышей.

Такой способ в будущем может помочь редактировать геном, чтобы вылечивать некоторые генетические заболевания и заставить митохондрии работать правильно.