Сэмюел Стернберг - Трещина в мироздании [litres]

CRISPR-терапия in vivo

Еще одна удобная особенность ААВ – необычайное многообразие форм. Изолируя различные штаммы вируса и затем комбинируя их в различных соотношениях, ученые собрали семейство ААВ -векторов, чьими мишенями могут быть клетки во множестве различных типов тканей. Один из штаммов ААВ может лучше всего подходить для доставки CRISPR в клетки печени, в то время как другой наиболее эффективно работает в центральной нервной системе, легких, глазах либо сердечных и скелетных мышцах.

Именно в мышцах мы увидели одну из самых первых и наиболее ярких демонстраций того, что CRISPR может облегчить симптомы генетического заболевания in vivo . Хотя действие технологии пока испытали только на мышах, есть все основания полагать, что она будет эффективной и в организме человека – не в последнюю очередь потому, что генетическое заболевание, которое пытались лечить с помощью CRISPR, к сожалению, часто встречается у представителей нашего вида.

Смертельная болезнь, истощающая мышцы, – мышечная дистрофия Дюшенна (МДД) – наиболее распространенный тип мышечной дистрофии в мире; ее наследует примерно 1 из 3600 появившихся на свет мальчиков. У пациентов с МДД при рождении нет симптомов болезни, но она проявляется – и прогрессирует с ошеломляющей скоростью – в возрасте около четырех лет. Дети, пораженные МДД, страдают от тяжелой мышечной дистрофии; к десяти годам они обычно уже прикованы к инвалидной коляске, а к двадцати пяти годам большинство из них умирает от затруднений дыхания и от истощения самой главной мышцы тела – сердечной.

Миодистрофия Дюшенна может быть результатом одной из нескольких мутаций в гене DMD – самом крупном из известных генов человека, который кодирует белок под названием дистрофин. Этот белок помогает мышечным волокнам сокращаться, и нехватка функциональных молекул белка дистрофина – основная проблема в случае пациентов с МДД. У мужчин болезнь проявляется значительно чаще; поскольку ген DMD находится на X -хромосоме, а у мужчин в каждой клетке только одна такая хромосома (ее пара – Y -хромосома, наследуется от отца), единственная мутантная копия гена DMD оставляет организм без единой “здоровой” молекулы дистрофина. Напротив, у женщин в каждой клетке две X -хромосомы, а значит – две копии DMD ; до тех пор пока одна из двух копий имеет нормальное строение, она способна предотвращать разрушительные симптомы заболевания. И хотя эти женщины не страдают МДД, они являются носителями заболевания и передадут мутантный ген DMD примерно половине своих потомков мужского пола. (Такой характер наследования делает МДД примером рецессивного заболевания, сцепленного с X -хромосомой.)

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] N. Wade, “Gene Editing Offers Hope for Treating Duchenne Muscular Dystrophy, Studies Find”, New York Times , December 31, 2015. . 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] H. Yin et al., “Therapeutic Genome Editing by Combined Viral and Non-Viral Delivery of CRISPR System Components in Vivo”, Nature Biotechnology 34 (2016): 328–333. . 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] X. Chen and M. A. F. V. GonÇalves, “Engineered Viruses as Genome Editing Devices”, Molecular Therapy 24 (2015): 447–457. . 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.