Просто геном

Чтобы решить эти проблемы, некоторые исследователи обращаются к одному из своих любимых средств внедрения: вирусам. Вирусы очень умело подкрадываются к генетическим материалам внутри клеток-хозяев (в конце концов, у них были миллионы лет эволюции, чтобы усовершенствовать свое ремесло). Они идеально подходят для заражения определенных типов тканей и органов, а некоторые вирусы стали уже относительно безопасными для использования. Благодаря десятилетиям генной инженерии специализированные вирусы были полностью адаптированы к тому чтобы по-прежнему быть способными внедрять ДНК в организм либо системно, либо в конкретные органы – но при этом ничем не могут заразить своего хозяина, кроме терапевтического полезного материала, которым их оснастили учёные.

Вектор – общий научный термин, обозначающий носитель генетической информации. Вектор, используемый в генетической инженерии для передачи генетического материала внутрь клетки, имел важное значение для исследователей, разрабатывающих in vivo методы редактирования генов: безвредный человеческий вирус, известный как аденоассоциированный вирус (AAV). Этот удивительный вирус, инфицирующий делящиеся и неделящиеся клетки человека, не вызывает у него заболевания и, соответственно, вызывает слабый иммунный ответ. Соответственно, аденоассоциированный вирус может встраивать свой геном в геном хозяина, не заражая его. Именно поэтому аденоассоциированный вирус стал крайне привлекательным кандидатом для создания вирусных векторов в генной терапии. Этот вирусный вектор может быть легко снабжен терапевтическими генами, которые кодируют белок Cas9 и направляющую РНК, он очень эффективен при доставке своего генетического материала в клетки. Более того, вирус можно сконструировать так, что не будет постоянно включать свою ДНК в геном человека, как это делают другие вирусы. Это свойство помогает избежать ошибочной вставки ДНК в чувствительные части генома.

Еще одним обнадеживающим аспектом аденоаассоциированного вируса является его естественное разнообразие. Выделив различные штаммы вируса, а затем скомбинировав их no-разному исследователи собрали семейство векторов AAV, которые могут воздействовать на клетки во многих различных типах тканей. Один штамм AAV может лучше всего подходить для внедрения CRISPR в клетки печени, в то время как другой может лучше всего работать в центральной нервной системе, легких, глазах или сердечной и скелетной мышцах.

Именно в мышцах мы видели одну из самых ранних и поразительных демонстраций того, что CRISPR может уменьшить разрушительные последствия генетических заболеваний in vivo. Метод был продемонстрирован на мышиной модели, но есть все основания полагать, что он будет эффективен и у людей – не в последнюю очередь потому, что генетическое заболевание, которое было использовано для лечения, распространено у людей.

Смертельная истощающая мышцы болезнь, известная как мышечная дистрофия Дюшенна – самый распространенный тип миодистрофии в мире, наследуемый примерно 1 из каждых 3600 младенцев мужского пола. У пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна не проявляются никакие симптомы с рождения, но со временем, начиная с 4-летнего возраста, заболевание появляется и прогрессирует с разрушительной скоростью. Пациенты страдают от серьезной дегенерации мышц и к 10 годам обычно прикованы к инвалидной коляске, потому что неуклонно теряют двигательные навыки. Большинство из них погибает к 25 годам – от осложнений дыхания и ухудшения работы самой важной мышцы – сердца. На сегодняшний не существует какого-либо специфического лечения данного заболевания. Всё сводится к поддерживающим мерам и приёму достаточно агрессивных стероидных противовоспалительных препаратов, иногда к хирургическому лечению.

Мышечная дистрофия Дюшенна может возникнуть из-за одной мутации в гене DMD – самый большой из известных генов человека, который кодирует белок под названием дистрофин. Этот белок помогает мышечным клеткам сокращаться, и мутация в гене дистрофина, крупнейшего человеческого гена, известного науке, приводит к серьёзному отсутствию дистрофина, в результате чего развивается мышечная дистрофия. Мужчин болезнь поражает непропорционально. Поскольку ген DMD обнаружен в Х-хромосоме, а мужчины обладают только одной Х-хромосомой (в паре с унаследованной по отцовской линии Y-хромосомой), единственная мутированная копия DMD оставляет их полностью лишенными здорового дистрофина. У женщин, однако, есть две Х-хромосомы и, следовательно, две копии гена DMD; пока одна из двух копий здорова, она может предотвратить ужасные симптомы болезни. Несмотря на то что эти организмы женщин лучше защищены, они остаются носителями этого заболевания и будут передавать мутировавший ген DMD примерно половине своего потомства мужского пола.