Просто геном

Серповидноклеточная анемия и бета-талассемия могут быть вылечены трансплантацией костного мозга. Когда врачи пересаживают костный мозг от здорового человека больному, многочисленные стволовые клетки в костном мозге производят новые здоровые эритроциты на всю оставшуюся жизнь пациента. Однако проблема с трансплантацией такого рода стволовых клеток заключается в том, что доноров недостаточно, чтобы они иммунологически соответствовали реципиенту и были при этом готовы пройти инвазивную процедуру. Даже когда найден подходящий донор, и организм пациента принимает трансплантированные клетки, процедура все ещё рискованна; у многих пациентов развивается болезнь «трансплантат против хозяина», своего рода обратная иммунологическая реакция, которая может стать смертельной.

Редактирование генов может решить эту проблему позволяя пациентам служить как реципиентом, так и донором стволовых клеток. Если медики смогут выделить стволовые клетки из костного мозга пациента, восстановить мутантные гены бета-глобина в клетках с помощью CRISPR, а затем вернуть эти отредактированные клетки пациенту, им не придётся беспокоиться о наличии донора или риске иммунологического вмешательства из-за столкновения между телом пациента и пересаженными клетками. Многочисленные лаборатории уже убедительно продемонстрировали, что клетки пациентов могут быть точно «отремонтированы» в лаборатории и что эти отредактированные клетки производят значительное количество здорового гемоглобина; исследователи даже показали, что отредактированные клетки человека могут функционировать в организмах мышей с ослабленным иммунитетом. Многочисленные академические исследовательские группы, а также коммерческие компании сейчас работают над тем, чтобы сделать процедуру доступной для пациентов-людей.

Есть веские основания для оптимистичного взгляда на перспективу таких клинических испытаний с редактированием генов ex vivo, учитывая недавние разработки в соответствующей области генной терапии ex vivo. (Помните, что редактирование генов восстанавливает мутированные гены непосредственно в геноме, тогда как генная терапия встраивает новые, здоровые гены в геном.) Биотехнологическая компания Bluebird Bio разрабатывает методы для лечения бета-талассемии и серповидноклеточной анемии путём вставки новых генов бета-глобина в стволовые клетки крови, а компания GlaxoSmithKline аналогичным образом на основе генной терапии создала эффективный препарат, который излечивает тяжелый комбинированный иммунодефицит путем введения недостающего гена в геном. В обоих подходах общая стратегия вмешательства одинакова: извлеките клетки пациента, исправьте их в пробирке, а затем снова верните в тело пациента. Тем не менее редактирование генов, вероятно, будет более безопасным подходом, поскольку оно минимально затрагивает геном.

Первое в истории клиническое исследование, демонстрирующее редактирование генов ex vivo на людях, показало, насколько перспективной и мощной может быть эта процедура. По иронии судьбы целью испытаний была вовсе не генетическая болезнь, а вирус иммунодефицита человека. И хотя это клиническое испытание было разработано до того как появилась технология CRISPR, в ней использовалась технология цинковых пальцев, описанная ранее, ее успех предвещает перспективу использования редактирования генов для борьбы с этой пандемией, а также для лечения многих генетических заболеваний.

Вы можете верить или нет, но некоторые счастливчики естественным образом устойчивы к ВИЧ. У этих людей поломка в гене белка-рецептора CCR5, который ВИЧ использует для того, чтобы проникнуть в клетки организма: ВИЧ зацепляется за них на начальной стадии своего вторжения. У людей, устойчивых к заражению ВИЧ, выпадает из генетической цепочки 32 нуклеотида, это приводит к тому, что белок-рецептор становится короче настолько, что вирус не может атаковать его, поскольку молекулам ВИЧ не удаётся проникнуть в клетки.

У жителей Африки и Азии такая мутация гена практически не встречается, но она довольно распространена на Кавказе: от 10 до 20 процентов кавказцев обладают одной копией мутированного гена, а гомозиготные люди – т. е. те, в наследственном наборе которого пары хромосом несут одну и ту же форму данного гена и вовсе полностью устойчивы к ВИЧ. Примерно от 1 до 2 процентов кавказцев во всем мире (большинство из них в Северо-Восточной Европе) оказались счастливыми обладателями такого признака. Эти люди с отсутствием 32 букв в гене белка-рецептора CCR5 в остальном абсолютно здоровы, и кроме того, даже имеют пониженный риск развития некоторых воспалительных заболеваний; отсутствующий белок не вызывает никаких негативных последствий для этих людей. Единственный известный риск, существующий для людей с отсутствующим геном, – это возможное увеличение восприимчивости к переносимому комарами вирусу Западного Нила, который вызывает острую лихорадку с воспалением мозговых оболочек и высыпаниями на коже.