Модифицированный инструментарий CRISPR/Cas9 позволяет «усмирить» избыточную 21-ю хромосому, открывая перспективы хромосомной терапии синдрома Дауна
Ученые представили инновационный подход, способный в перспективе стать основой первой этиотропной терапии синдрома Дауна — одного из самых распространенных генетических состояний. Суть научной работы заключается в попытке нейтрализовать первопричину заболевания: наличие лишней, третьей копии 21-й хромосомы.
Генетики из Медицинского центра Бет Израэль Диконесс (BIDMC), тесно сотрудничающего с Гарвардской медицинской школой, усовершенствовали технологию CRISPR/Cas9. В лабораторных условиях им удалось добиться «отключения» избыточной хромосомы в значительном объеме клеточного материала. Несмотря на то, что это лишь концептуальное подтверждение гипотезы, специалисты видят в нем прочный фундамент для будущих методов лечения.
Согласно статистике ВОЗ и ООН, синдром Дауна диагностируется у одного из 700–1000 младенцев. Патология чаще всего носит спорадический характер, хотя вероятность ее развития коррелирует с возрастом матери. Около 95% случаев обусловлены полной трисомией, когда дополнительная хромосома присутствует во всех клетках организма.
На текущий момент медицина не предлагает методов, способных устранить генетическую причину синдрома. Пренатальный скрининг позволяет выявить отклонение на ранних сроках беременности. Синдром проявляется задержками психомоторного развития, когнитивными дефицитами разной степени тяжести и предрасположенностью к ряду заболеваний, включая раннюю деменцию альцгеймеровского типа. Средняя продолжительность жизни пациентов достигает примерно 60 лет.
Исследователи подчеркивают: наиболее перспективный путь — это полная инактивация лишней хромосомы. Ученые вдохновлялись естественным механизмом «дозовой компенсации», существующим в природе, когда у женщин одна из двух X-хромосом блокируется с помощью длинной некодирующей РНК XIST. Ранее было доказано, что ген XIST можно применить для «выключения» лишней 21-й хромосомы. Однако традиционные методы редактирования генома были недостаточно эффективны в доставке этого регулятора в клетки.
Специалисты отмечают, что стандартная система CRISPR/Cas9 мастерски справляется с разрезанием ДНК, но малоэффективна при точечной интеграции крупных генетических конструкций. Новая модификация метода позволила существенно повысить продуктивность встраивания XIST.
В ходе экспериментов исследователи смогли успешно интегрировать XIST в значительную часть клеточных линий с трисомией 21. Важно, что воздействие было адресным: модификация затрагивала только одну лишнюю хромосому, что сводит к минимуму риск побочных эффектов. В обработанных клетках зафиксировано отчетливое подавление активности «лишнего» генетического материала.
Авторы проекта убеждены, что разработанная ими методика может стать универсальной платформой для терапии хромосомных аномалий.
Тем не менее, работа находится на начальной стадии. Предстоит масштабная проверка безопасности для подтверждения отсутствия нецелевых мутаций в геноме. Ученые полагают, что профиль безопасности нового подхода будет сопоставим с другими CRISPR-технологиями, уже проходящими клинические испытания.
Даже частичное снижение «шума» от лишней хромосомы способно оказать значительный терапевтический эффект. Кроме того, исследования показывают возможность использования укороченной версии XIST, что значительно упростит доставку препарата в ткани, включая структуры головного мозга.
В ближайших планах команды — проведение исследований на мышиных моделях для выбора оптимальной стратегии доставки, тайминга вмешательства и оценки влияния терапии на фенотипические проявления синдрома. Эти данные станут решающими для перехода к возможным клиническим испытаниям на людях.
Источник: iXBT
