Каждый, кто видел» Доктор Хаус,»(героиня сериала) может помнить одного из докторов, который помог разгадать тайну — Номер Тринадцать. Она страдала от очень редкого заболевания, называемого болезнью Хантингтона. Это неврологическое нарушение, до недавнего времени неизлечимое, но исследования с использованием метода CRISPR / Cas9(методика редактирование генов), на мышах дают новую надежду пациентам.
В 1993 году исследователи определили ген, который вызвал Хантингтон. Заболевание возникает, когда человек наследует от родителя мутантную копию гена Хантингтона (HTT), в которой имеются дополнительные трехбуквенные повторы (CAG) четырехбуквенного кода ДНК. Это приводит к образованию неправильно свернутого белка, который токсичен для нейронов головного мозга, вызывая дегенеративный процесс с течением времени, приводящий к перепаду настроения, невнятной речи, несогласованным движениям и, в итоге, к смерти.
Симптомы появляются в возрасте от тридцати до пятидесяти лет и ухудшаются в течение следующих десяти-двадцати лет. Каждый ребенок одного из родителей с Хантингтоном имеет 50/50 шансов унаследовать расширенный ген. Если ребенок не наследует его, он или она никогда не разовьет болезнь и не передаст ее своим детям.
Болезнь поражает оба пола. В среднем в 10% случаев Хантингтон приходится на детей или подростков. Симптомы в юности Хантингтона несколько отличаются от симптомов у взрослых и могут включать плохую ходьбу, неуклюжесть и затруднения в речи. Способность изучать новое может уменьшиться, и ребенок может потерять навыки, приобретенные ранее. Симптомы в молодости Хантингтона развивается быстрее, чем у взрослых.
В новом исследовании с участием мышиных моделей болезни Хантингтона исследователи Са Ян, Ренбао Цянь, Су Ян, Ренбао Чанг, Сяо-Цзян Ли и коллеги из Медицинской школы Университета Эмори в Атланте (Медицинская школа Университета Эмори, Атланта) ) были в состоянии остановить производство аномального белка CRISPR / Cas9.
Предыдущая работа исследователей показала, что прекращение производства мутантного или даже здорового белка HTT в полностью развитых нейронах не повреждает клетки и не вызывает видимых неврологических проблем у мышей. Таким образом, исследователи получили полосу, части ствола мозга, которая контролирует моторные навыки.
Теперь они хотели посмотреть, может ли остановка производства НTT на миллионах нейронов в полосе обратить вспять ранние признаки болезни. Это обычно появляется у пораженных мышей до того, как им исполнилось 9 месяцев.
Чтобы получить ответ, они вводили неактивные вирусные частицы непосредственно в полоску тела нескольких девятимесячных мышей, предназначенных для производства мутантной формы белка HTT. Каждая частица, поставляет нейронам одну из двух частей системы CRISPR / Cas9 -новая технология редактирования геномов: либо короткую направленную РНК, чтобы отметить повтор CAG в гене HTT, и ножничный фермент Cas9(это управляемая при помощи РНК-гидов эндонуклеаза,связанная с адаптацией иммунной системой), которые удалял их. Эта стратегия очищала как здоровые, так и аномальные копии гена HTT и, в конечном счете, лишала продукцию белка HTT.
Примечательно, что три недели спустя ученые обнаружили, что система CRISPR / Cas9 полностью изменила процесс заболевания в их мышиной модели. Нейроны в полосе перестали производить белок HTT. Более того, аномальный HTT-белок, который уже был собран в нейронах или вокруг них, и которые могли их убить, начал очищаться в разной степени у мышей. То же самое произошло с другими белковыми нарушениями, связанными с прогрессированием болезни Хантингтона.
Есть еще лучшие новости. Команда повторила инъекции с помощью системы CRISPR / Cas9 в полоски десяти мышей 9-месячного возраста и имела аналогичный эффект очистки белка. Затем в течение следующих трех месяцев исследователи обнаружили, что у животных улучшился баланс, мышечная координация и подвижность по сравнению с мышами, которым вводили ложные инъекции CRISPR / Cas9. Интересно, что степень улучшения их двигательных навыков соответствовала количеству токсичного белка, который был удален с полосы.
Несмотря на то, что редактирование генов является потенциальным средством лечения болезни Хантингтона, исследования все еще находятся на очень ранней стадии. Например, ученые Эмори смогли обнаружить, что взрослые мыши могут жить без функциональной копии HTT, но остается вопрос, так ли это на людях.
Другая потенциальная проблема безопасности — редактирование вне цели. В статье «Неожиданные мутации после редактирования CRISPR-Cas9 in vivo» от Schaefer KA, в статье «Неожиданные мутации после редактирования CRISPR / Cas9 in vivo» сообщалось, что CRISPR / Cas9 иногда можно спутать и отрезать здоровые гены в исследованиях с животных, которые могут вызвать тысячи нежелательных мутаций.
Ученые Эмори, однако, сообщают, что такое неправильное редактирование, кажется, не является главной проблемой в их последнем исследовании. Секвенирование геномной ДНК, взятое из полос мыши, указывает на то, что редактирование CRISPR / Cas9 происходит «преимущественно» вокруг их последовательностей-мишеней без значительного геномного редактирования в наиболее вероятных местах вне цели. Хотя это только одно исследование,
Использование CRISPR / Cas9 для лечения болезни Хантингтона является еще одним примером того, как эта мощная новая технология может быть применена к тысячам заболеваний, вызванных определенной мутацией в ДНК; этот метод уже используется для исследования других заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия * и мышечная дистрофия **.
** Мышечная дистрофия — группа заболеваний, вызывающих прогрессирующую потерю веса и мышечную потерю. В них аномальные гены мешают нормальному производству белков, необходимых для формирования здоровых мышц. Существуют разные виды мышечной дистрофии. Симптомы наиболее распространенных видов начинаются в детстве, первоначально у мальчиков. Другие типы не появляются до совершеннолетия. Некоторые пациенты теряют способность ходить. Другим трудно дышать или глотать.