Трещина в мироздании. Редактирование генома. Невероятная технология, способная управлять эволюцией

Сможет ли CRISPR обратить вспять развитие МДД? Ответ на этот вопрос еще предстоит получить – нам все еще потребуются годы доклинических и клинических исследований, – но если недавние эксперименты на мышах о чем-то говорят, есть основания полагать, что терапия in vivo поможет это сделать. К концу 2015-го не менее четырех независимых лабораторий доставили CRISPR в клетки половозрелых мышей, страдающих от мышечной дистрофии, и показали, что разрушительное течение болезни можно обратить вспять[206]. Поместив генетические инструкции для CRISPR в ААВ-векторы, исследователи восстановили волокна скелетных и сердечных мышц либо введением нагруженных этими инструкциями вирусов в мышцы мышей, либо доставкой вирусов в те же ткани через кровоток. Ученые успешно “включили” здоровые гены дистрофина, и у мышей, на которых подействовали таким образом, сила мышц после терапии значительно увеличилась.

Я посетила доклад об этом исследовании, прочитанный Эриком Олсоном, профессором Юго-Западного медицинского центра Техасского университета, и меня воодушевили новые результаты применения CRISPR-терапии in vivo. Работа, о которой идет речь, вселяет в меня надежду, что однажды станет возможным устранять симптомы или даже полностью излечивать другие генетические заболевания, не только МДД. К примеру, используя вариант CRISPR, запрограммированный на редактирование другого гена, и вариант ААВ, наиболее подходящий для доставки в печень, команда исследователей из МТИ применила редактирование генома, чтобы избавить мышей от генетической мутации, вызывающей тирозинемию[207]. У людей эта болезнь может приводить к накоплению токсичных продуктов обмена и обширному повреждению печени; если ее не лечить, пациенты обычно погибают, не достигнув десятилетнего возраста. В модели болезни на мышах тем не менее CRISPR “починил” поврежденный ген и обратил ход заболевания.

ААВ также доставил CRISPR в мозг взрослых мышей, в их легкие и в клетки сетчатки глаза. Каждый такой эксперимент может дать начало своему виду лечения генетических заболеваний, таких как хорея Гентингтона, муковисцидоз и врожденная слепота. Кстати, первый препарат для генной терапии, разрешенный для коммерческого использования на Западе, включает в себя ААВ-вектор, и, возможно, первое средство для редактирования генома на основе CRISPR, доставляющееся в клетки in vivo, будет действовать так же.

И все же ААВ – лишь один из многих способов доставки, разработанных для перемещения CRISPR в живые клетки целого организма. В одном только мире вирусов существует множество переоснащенных “троянских коней”, доступных для использования, и у каждого из них собственный набор достоинств и недостатков[208]. Один из примеров – аденовирус, который вызывает простуду (и помогает аденоассоциированным вирусам заражать своих хозяев, откуда и проистекает имя последних). После “потрошения” этих вирусов и удаления их генов, ответственных за развитие заболеваний, ученые могут внедрить в них большее количество терапевтической ДНК, чем позволяют ААВ-векторы. Лентивирусы, наиболее известный пример которых – ВИЧ, также удалось обезвредить в лаборатории и превратить в эффективные средства доставки терапевтических средств. Их емкость близка к емкости ААВ, но они способны навсегда встраивать свой генетический материал в ДНК клеток, в которые они вторгаются. Эта особенность удобна для фундаментальных лабораторных исследований, а для проведения терапии in vivo ученые могут “выключить” функцию встраивания.

Кроме того, существуют также стратегии доставки, вообще не задействующие вирусы. Используя новейшие достижения нанотехнологий – то есть технологий, работающих с субмикроскопическими размерами, – исследователи тестируют различные способы применения липидных наночастиц для транспортировки CRISPR по телу. Устойчивые к деградации и легкие в производстве, эти средства доставки имеют еще одно преимущество: они выпускают белок Cas9 и его направляющую РНК строго по дозам. Вирусы (и их груз – CRISPR) могут находиться в клетках долгое время, что, как я объясню дальше, может приводить к проблемам в процессе редактирования, а липидные наночастицы доставляют CRISPR таким образом, что он быстро действует до того, как его разберут “мусороперерабатывающие заводы” клетки.

Помимо разработки препаратов для лечения ряда генетических заболеваний, есть еще одна область биотехнологий, где CRISPR имеет все шансы совершить революцию. А сама эта область тоже вполне революционным образом меняет наш подход к исследованию и лечению одной из самых страшных болезней, известных человечеству, – к лечению рака.

Рак вызывается мутациями в ДНК, часть из которых унаследованы, а часть – накоплены в ходе жизни пациента. Поэтому кажется очевидным, что редактирование генома способно помочь вылечить рак или даже предотвратить его, убрав эти мутации до того, как они нанесут непоправимый вред. Но это не та область, в которую CRISPR вносит наибольший вклад, – по крайней мере, в настоящий момент.