Лечение CRISPR может восстановить функцию сетчатки у мышей с заболеваниями глаз

        

Исследователи из Колумбийского университета разработали новую технику для мощного инструмента для редактирования гена CRISPR для восстановления функции сетчатки у мышей, страдающих дегенеративной болезнью сетчатки, пигментной ретиниты. Это первый случай, когда исследователи успешно применяют технологию CRISPR для типа наследуемого заболевания, известного как доминирующее расстройство. Этот же инструмент может работать на сотнях заболеваний, включая болезнь Хантингтона, синдром Марфана и дистрофии роговицы. Их исследование было опубликовано онлайн сегодня в Офтальмология журнал Американской академии офтальмологии.

Стивен Х. Цанг, доктор философии, доктор философии и его коллеги стремились создать более гибкий инструмент CRISPR, чтобы он мог лечить больше пациентов независимо от их индивидуального генетического профиля. Доктор Цанг называет хирургию генома метода, потому что он вырезает плохой ген и заменяет его нормальным функционирующим геном. Доктор Цанг сказал, что он ожидает, что человеческие испытания начнутся через три года.

«Генная хирургия наступает», – сказал доктор Цанг. «Офтальмология будет первой, кто увидит операцию на геноме перед остальной частью медицины».

Пигментный ретинит представляет собой группу редких наследственных генетических нарушений, вызванных одним из более чем 70 генов. Это связано с расстройством и потерей клеток в сетчатке, светочувствительной ткани, которая образует заднюю часть глаза. Он обычно поражает в детстве и медленно прогрессирует, затрагивая периферическое зрение и способность видеть ночью. Большинство из них потеряют большую часть своего зрения к ранней взрослой жизни и станут легально слепыми к 40 годам. Нет лекарств. По оценкам, это примерно 1 из 4 000 человек во всем мире.

Поскольку он был введен в 2012 году, технология редактирования генов, известная как CRISPR (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats), произвела революцию в скорости и масштабах, с помощью которых ученые могут модифицировать ДНК живых клеток. Ученые использовали его в широком спектре применений – от машиностроительных заводов (бессемянных помидоров) до производства животных (лишних худых поросят). Но так же невероятно, как операция с геномом, у CRISPR есть некоторые недостатки, которые можно преодолеть, прежде чем он сможет оправдать свою азартность лечения болезней у людей, просто вырезая плохие гены и шить в хороших.

Болезни, такие как аутосомно-доминантный пигментный ретинит, представляют собой особый вызов исследователям. При аутосомно-доминантных нарушениях человек наследует только одну копию мутированного гена от своих родителей и один нормальный ген на паре аутосомных хромосом. Таким образом, задача для ученых, владеющих CRISPR, состоит в том, чтобы редактировать только копию мутанта без изменения здорового.

Напротив, люди с аутосомно-рецессивными нарушениями наследуют две копии мутантного гена. Когда две копии гена мутируют, лечение включает более простой одношаговый подход, просто заменяющий дефектный ген. В настоящее время существует шесть фармацевтических фирм, занимающихся генной терапией для рецессивной формы пигментного ретинита; ни одна из них не развивает терапию для доминирующей формы. Но это может скоро измениться.

Это потому, что д-р Цанг и его коллеги разработали лучшую стратегию лечения аутосомно-доминантной болезни. Это позволило им вырезать старый ген и заменить его хорошим геном, не влияя на его нормальную функцию. Эта так называемая стратегия «ablate-and-replace» может использоваться для разработки наборов CRISPR для всех типов мутаций, которые находятся в одном и том же гене и не являются исключительными для типа мутации. Это особенно полезно, когда многие типы мутаций могут приводить к одному и тому же расстройству. Например, любая из 150 мутаций в гене родопсина может приводить к пигментной ретиниту. Поскольку технику доктора Цанга можно применять независимо от мутации, она представляет собой более быструю и менее дорогостоящую стратегию преодоления трудностей лечения доминантных расстройств с помощью геномной хирургии.

Обычно исследователи CRISPR разрабатывают короткую последовательность кода, называемую направляющей РНК, которая соответствует бит, который они хотят заменить. Они прикрепляют направляющую РНК к белку под названием Cas9, и вместе они бродят по ядру клетки, пока не находят соответствующий фрагмент ДНК. Cas9 распаковывает ДНК и толкает в направляющую РНК. Затем он вырывает плохой код и укорачивает ячейку, чтобы принять хороший код, используя естественные механизмы ремонта генов клетки.

Вместо использования одной направляющей РНК доктор Цанг разработал две направляющие РНК для лечения аутосомно-доминантного пигментного ретинита, вызванного вариациями гена родопсина. Родопсин является важной терапевтической мишенью, потому что мутации в ней вызывают около 30 процентов аутосомно-доминантного пигментного ретинита и 15 процентов всех унаследованных дистрофий сетчатки.

Этот метод позволил увеличить удаление генетического кода, который навсегда уничтожил целевой ген. Д-р Цанг обнаружил, что использование двух ориентированных РНК вместо одного увеличивает вероятность разрушения плохих генов с 30 до 90 процентов. Они объединили этот инструмент для лечения генома с помощью метода замены генов с использованием адено-ассоциированного вируса для переноса здоровой версии гена в сетчатку.

Еще одно преимущество заключается в том, что этот метод может быть использован в не делящихся клетках, а это означает, что он может позволить генные терапии, которые сосредоточены на незаразных взрослых клетках, таких как клетки глаза, мозга или сердца. До сих пор CRISPR более эффективно применялась при делении клеток, чем не делящихся клеток.

Д-р. Цанг использовал объективный тест для оценки мышей после лечения, чтобы показать значительное улучшение функции сетчатки. Электроретинограмма обычно используется для оценки здоровья сетчатки у людей. Он проверяет здоровье сетчатки так же, как электрокардиограмма (ЭКГ) проверяет здоровье сердца.

Предыдущие исследования CRISPR для заболеваний сетчатки полагались на менее объективную меру, которая включает в себя оценку того, как часто мышь поворачивает голову в направлении источника света. Доктор Цанг использовал электроретинографию, чтобы показать, что дегенерация сетчатки замедлилась в обработанных глазах по сравнению с необработанными глазами.

      

Source link