Инфо Редактирование ДНК человека для борьбы или предотвращения различных заболеваний — дело ближайшего будущего

Сводная информация по прогнозу: 

Редактирование генома человека. Хроника событий, аргументы за и против.

10 октября 2018 - Исследователи из Высшей технологической школы Цюриха смогли исправить точечную мутацию, приводящую к развитию фенилкетонурии, в ДНК клеток печени у взрослых мышей, в результате чего мыши вылечились. Для этого ученые модифицировали «редактор оснований» на основе белка Cas9 таким образом, чтобы его ген можно было доставить в печень при помощи вирусного вектора. Как предполагают авторы публикации в Nature Medicine, этот подход можно использовать для терапии множества наследственных заболеваний у взрослых людей. Эффективность редактирования ДНК в клетках печени составила в среднем 10 процентов через четыре недели после введения вирусов и 25 процентов через 26 недель, а оценка эффективности по последовательности мРНК показала даже цифру в 63 процента. (2)

10 октября 2018 - Система редактирования генома CRISPR-Cas9 уже не раз была опробована для лечения наследственных заболеваний на животных моделях. Однако принцип редактирования «классической» версией Cas9 основан на том, что белок вносит разрез, который затем залечивается с участием системы гомологичной рекомбинации ДНК. Эта система активна в делящихся клетках, но многие ткани и органы взрослого организма содержат преимущественно покоящиеся клетки, в которых CRISPR-редактирование работает плохо. Сюда относятся, в частности, клетки печени, а недостаточность печеночных ферментов в результате точечных мутаций лежит в основе целой группы наследственных заболеваний. Чтобы исправлять мутации в клетках с высокой эффективностью, можно доставлять туда так называемые «редакторы оснований», сделанные на базе неактивной нуклеазы (например, dCas9), которая связывается с ДНК, но не разрезает ее. Функции редактирования здесь выполняют ферменты-дезаминазы, «пришитые» к нуклеазе. «Редакторы» могут без всяких разрезов менять, например, «буквы» GC на TA, и наоборот. Однако такие составные белки очень большие и их терапевтическое применение ограничено уже возможностями доставки ДНК (точнее, кодирующих их генов) в ткани. Самыми популярными векторами для доставки, к примеру, в печень, остаются адено-ассоциированные вирусы, однако их «емкость» довольно мала.  (2)  https://nplus1.ru/news/2018/10/09/split-editor

19 сентября 2018 - В эксперименте на мышах у новорожденных животных взяли стволовые клетки кожи, и при помощи CRISPR-Cas9 встроили в геном клеток ген мутантной бутирилхолинэстеразы - фермента, который расщепляет кокаин в организме и не дает ему подействовать. После этого из модифицированных клеток вырастили кусочки кожи и имплантировали их мышам. Оказалось, что такие имплантаты обеспечивают постоянную концентрацию фермента в крови, достаточно высокую, чтобы снизить концентрацию введенного кокаина и нейтрализовать его эффект. Кожные имплантаты при этом эффективно защитили мышей от развития зависимости — у них не возрастала внеклеточная концентрация дофамина в мозге, и они не проявляли повышенного интереса к той клетке, где получали кокаин, в отличие от контрольных мышей. Кроме того, имплантаты снизили смертность животных при передозировке. В отдельном эксперименте ученые встроили ген бутирилхолинэстеразы в человеческие стволовые клетки кожи, вырастили из них кожу, подсадили ее мышам и подтвердили, что фермент синтезируется и у них. Авторы предполагают, что этот подход вскоре можно будет проверить и на людях, так как экспериментальная терапия с искусственно выращенной кожей, в том числе из клеток с измененным геномом, для некоторых заболеваний уже дошла до клиники. Ранее та же исследовательская группа использовала генно-модифицированную кожу для лечения у мышей приобретенного ожирения и диабета. В данном случае клетки эпидермиса продуцировали глюкагон-подобный пептид-1 (GLP-1), который регулирует концентрацию глюкозы в крови.    https://nplus1.ru/news/2018/09/18/cocaine-skin

08 сентября 2018 - В клетках печени у людей с синдромом Хантера не синтезируется один из ферментов — идуронат-2-сульфатаза, и поэтому нарушено расщепление глюкозаминоглюканов, веществ, необходимых для прикрепления клеток в тканях друг к другу. Калифорнийская биотехнологическая компания Sangamo Therapeutics осенью 2017 года начала клинические испытания нового метода лечения, который подразумевает «починку» дефектного гена — то есть предприняла первую попытку излечение генетического заболевания. В этом случае использовалась технология «цинковых пальцев» (Zinc finger nuclease). В 2 случаях из четырех были получены значимые результаты. Уровень глюкозаминоглюканов через четыре месяца в моче одного из них упал на 39 процентов, а у другого — на 63 процента. Однако попытки продемонстрировать повышение в крови уровня фермента, ответственного за это снижение, ни к чему не привели. Его количество было так низко, что не детектировалось (что обычно для данной болезни). Исследователи полагают, что самое важное наблюдение сейчас — это заметное снижение уровня глюкозаминоглюканов в организме больных. Следующим этапом проекта станет работа с еще более высокими дозами препарата (в пять раз выше, чем предыдущая).  https://nplus1.ru/news/2018/09/07/genome-editing-humans-results

08 сентября 2018 - Технология «цинковых пальцев» (Zinc finger nuclease) - это один из методов геномного редактирования, который сейчас применяется наряду с более известной и распространенной технологией CRISPR. При этом обезвреженные вирусные частицы, несущие закодированный инструмент для редактирования генома, попадают в организм с помощью обычной внутривенной капельницы. Затем с током крови они отправляются в клетки печени, где с них синтезируется и начинает работать белок. Этот белок — нуклеаза, содержащая «цинковые пальцы» (структурные компоненты, стабилизированные ионами цинка), которая умеет узнавать заданную последовательность ДНК и разрезать ее в этом участке (в данной методике использовалась область первого интрона гена, кодирующего белок альбумин; здесь исключены «опасные» разрезы и вставки в непредвиденные и потенциально канцерогенные локусы). В этот участок вставляется копия работающего гена идуронат-2-сульфатазы, и ДНК вновь сшивается. При этом данный ген обладает более сильным по сравнению с природным «переключателем», то есть таким типом промотора, что для того, чтобы организм вырабатывал достаточное количество фермента, необходимо, чтобы ген заработал хотя бы в одном проценте клеток печени.  https://nplus1.ru/news/2018/09/07/genome-editing-humans-results
 
31 августа 2018 - Исследование на больных мышечной дистрофией Дюшенна собаках показало, что CRISPR-система, нацеленная на ген дистрофина, и введенная в составе аденоассоциированного вируса в мышцы или кровь, эффективно восстанавливает экспрессию белка в скелетных мышцах и сердце. Ранее американское управление по контролю за продуктами и лекарствами в 2016 году одобрило генетический препарат этеплирсен, который представляет собой короткий олигонуклеотид, удаляющий 51 экзон путем рекомбинации. Однако испытания на людях показали, что экспрессия белка при этом восстанавливается на уровне менее одного процента от нормы. Ученые из Университета Техаса, компании Exonics Therapeutics и Королевского ветеринарного колледжа Лондона под руководством Эрика Олсона (Eric Olson) реализовали ту же идею при помощи CRISPR-системы. Модельным организмом стали собаки породы бигль, у которых от природы встречается та же мутация, что и у 13 процентов больных людей. В первом эксперименте двум щенкам в икроножную мышцу ввели вирусные частицы и через шесть недель оценили восстановление мышечной ткани. Оказалось, что в подопытной мышце большинство волокон экспрессирует дистрофин, а суммарно его синтез восстановился на 60 процентов от нормы. В следующем эксперименте двум щенкам ввели вирусные частицы в кровь – одной собаке в той же концентрации, что ранее вводили в мышцу, а второй в десять раз больше. Через восемь недель в первом случае количество белка достигло в разных скелетных мышцах от трех до 50 процентов от нормы, а во втором – от пяти до 90 процентов. Максимальная экспрессия дистрофина в этом случае наблюдалась в сердечной мышце. Для оценки реальной эффективности CRISPR -терапии нужны долговременные исследования на большем количестве животных, которые покажут, в течение какого времени нужная экспрессия белка поддерживается в мышцах. https://nplus1.ru/news/2018/08/31/CRISPR-skipping-dogs

26 августа 2018 - Шухрат Миталипов, генетик из Университета здоровья и науки штата Орегон, в августе прошлого года сообщил о первом в США успешном генном редактировании эмбрионов человека. Новое открытие Миталипова состоит в том, что оплодотворенные яйцеклетки игнорировали CRISPR-шаблоны, которые он вводил для исправления мутации, вызывающей кардиомиопатию. Обычно в случае CRISPR для восстановления вырезанного фрагмента служит внедренный учеными фрагмент ДНК. Но Миталипов утверждает, что яйцеклетка проигнорировала эти фрагменты. Вместо этого в качестве шаблона она использовала здоровую копию гена, полученную от матери. И именно на нее заменила мутировавшую версию того же гена отца. Как пишет Миталипов в Nature, его группа провела повторный анализ ДНК сотен клеток редактированных эмбрионов и не обнаружила следов серьезных ошибок, вызванных его «аномальным CRISPR». Ученые из других лабораторий также обнаружили свидетельства этого невероятного феномена. Например, группа генетиков из MIT, работавшая с эмбрионами мышей, пришла к выводу, что этот же механизм работает и у других видов. (1)

26 августа 2018 - Главный камень преткновения — хорошо известное свойство технологии «генетических ножниц» CRISPR незаметно повреждать ДНК клеток. Эти нарушения сложно обнаружить и еще сложнее исправить в человеческом эмбрионе, которому несколько дней. А ведь именно эта ДНК в будущем перейдет к детям и внукам пациента. Тем не менее, Миталипов твердо намерен доказать безопасность CRISPR для эмбрионов. В интервью он заявил, что верит: через пять-десять лет эта технология будет готова для экстракорпорального оплодотворения, пишет MIT Technology Review. (1)

26 августа 2018 - Этичность практического использования генного редактирования человеческого плода все еще остается предметом жарких обсуждений. Однако, по мнению Миталипова, опыты на эмбрионах — единственный способ сделать генную инженерию безопасной и эффективной (1)  https://hightech.plus/2018/08/09/podtverzhden-neveroyatnii-biologicheski...

17 июля 2018 - Новое исследование показало, что метод редактирования генома CRISPR/CAS9 имеет крайне опасный побочный эффект, повышающий риск многочисленных мутаций и генетических повреждений. Результаты этой работы под авторством ученых из Института Сенгера в Великобритании опубликованы в Nature Biotechnology. Учеными были проанализированы последствия генетического редактирования на стволовых клетках животных и человека. К удивлению для себя они обнаружили значительные разрушения в клетках, которые были удалены от очагов редактирования. По мнению исследователей, такие разрушения могут вести к перерождению клеток в злокачественные. «Если применить технологию для лечения человека, это может привести к активации или, наоборот, выключению важных генов, что опасно для здоровья. Необходимо проанализировать и устранить возможные риски, связанные с CRISPR/Cas9, перед тем как начать применять эту технологию на практике», - завил соавтор работы генетик Аллан Брэдли. https://www.medikforum.ru/medicine/71730-gennaya-terapiya-vedet-k-poyavl...

16 июля 2018 - Множество экспериментов в области технологии редактирования генома CRISPR/CAS9 находятся на различных стадиях завершения. Но когда дело дошло до применения на человеке, возникло непредвиденное препятствие. Дело в том, что у людей есть иммунитет, регулирующий выработку антител, нацеленных на определённые белки. CAS9 - белок, который присутствует у некоторых болезнетворных бактерий и наш иммунитет борется с ними.  https://naked-science.ru/article/video/u-cheloveka-mozhet-byt-immunitet-k

12 июля 2018 - Предшественники CRISPR/Cas также активно тестируются в качестве потенциальных терапевтических агентов. К примеру, ферменты мегануклеазы узнают и разрезают очень длинную последовательность ДНК (14-40 нуклеотидов). Такой длинный сайт узнавания значительно снижает возможность нецелевого разрезания генома. Кроме того, в отличие от Cas9, чтобы разрезать ДНК, мегануклеазам не нужна РНК-затравка. С другой стороны, если Cas9 при помощи РНК-гида можно направить к любому месту в геноме, мегануклеазы способны распознавать одну-единственную последовательность, под которую они «заточены».  https://nplus1.ru/news/2018/07/12/meganuclease

07 января 2018 - Проведя исследование крови человека, Стэнфордские ученые пришли к неожиданному выводу — большинство из нас может обладать иммунитетом к генетическому редактированию методом CRISPR. Исследовав образцы крови 22 новорожденных и 12 взрослых на предмет антител двух самых важных типов Cas9, белка, который используется для проверки и разрезания спирали ДНК, ученые обнаружили, что свыше 65% участников эксперимента являются носителями Т-клеток, защищающих их от воздействия Cas9. Это означает, что генетическая терапия, основанная на удалении мутаций, может оказаться неэффективной в случае применения на людях. Иммунная реакция «воспрепятствует безопасному и эффективному применению» технологии CRISPR для лечения болезней и «может даже привести к серьезным токсическим поражениям организма», пишет Мэтью Портьюс и его коллеги в работе, опубликованной в bioRxiv. 

20 декабря 2017 - Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) одобрило инновационную генотерапию для лечения больных с редкой формой наследственной потери зрения, сообщается на сайте ведомства. Как говорится в заявлении, одобрение получила терапия под названием Luxturna, разработанная компанией Spark Therapeutics. "FDA сегодня одобрила Luxturna, новую генотерапию, для лечения детей и взрослых пациентов с наследственной формой потери зрения, которая может привести к слепоте. Luxturna является первой генотерапией, одобренной в США, которая нацелена на (лечение — ред.) заболевания, вызванного мутациями в определенном гене", — говорится в сообщении. 

26 ноября 2017Попытки использовать генную терапию сталкиваются с рядом проблем: молекулярные «ножницы» иногда ошибаются с местом разреза и вместе с исправлением существующей мутации (или даже вместо нее!) вносят в геном новую. Вставка нужного гена тоже может приводить к непредсказуемым последствиям: например, активировать другой ген, ответственный за развитие раковых опухолей. Да и инструменты доставки «генных редакторов» в клетки тоже не всегда безопасны: для этого используют вирусы, которые могут вызвать иммунный ответ организма и даже привести к гибели пациента, как это случилось в 1998 году с 18-летним участником одного из экспериментов. А в том случае, если корректирующие копии гена встроятся в геном половых клеток, они передадутся детям пациента, что может привести к непредсказуемым последствиям для их здоровья и для здоровья человечества в целом. В результате генная терапия внедряется в медицинскую практику очень осторожно, а каждый эксперимент по ее применению привлекает внимание мирового научного сообщества. Это инструмент, который мы только учимся использовать...

15 ноября 2017 - Американские ученые впервые попытались отредактировать ген внутри тела человека, сообщает AP. Их цель была в том, чтобы навсегда изменить ДНК для лечения болезни. Пациентом стал 44-летний Брайн Мадё с синдромом Хантера – это редкое нарушение метаболизма, которое не поддается лечению. Ему ввели миллиарды копий корректирующего гена и генетический инструмент, который разрежет его ДНК в нужном месте. Мадё оказался первым человеком, на котором тестируют такой метод. Понять, работает ли изменение гена, можно будет через месяц. Тесты покажут прогресс только через три месяца. В том случае, если методика будет успешной, она станет мощным толчком к развитию генной терапии.

03 октября 2017 - Метод редактирования генома CRISPR появился только в 2012 году, но оказался настолько продуктивным и эффективным, что его уже начали испытывать не только на животных (один из последних примеров — излечение мышей от глаукомы), но и на людях. Около 20 экспериментов с участием пациентов-людей начались или должны начаться в ближайшее время. Почти все из них связаны с редактированием ДНК, извлеченной из организма. Относительно просто удалить иммунные или стволовые клетки и вернуть их обратно после исправления, однако, с большинством тканей так поступить невозможно. Только редактирование клеток внутри тела позволит лечить большинство заболеваний — от генетических расстройств до повышенного холестерина — и обойдется дешевле, чем выращивание и редактирование клеток вне организма. На вопрос, какие болезни можно будет лечить таким образом, Ирина Конбой из Калифорнийского университета в Беркли отвечает: «Абсолютно все». Главная проблема редактирования тканей внутри тела заключается в методе доставки технологии CRISPR внутрь организма. Для этого требуется минимум два компонента: белок, разрезающий ДНК, и часть РНК, которая направит его к точному месту в ДНК, которое нужно вырезать. По сравнению с обычными лекарственными молекулами белки и РНК имеют огромные размеры, и доставить их внутрь клетки сложно, кроме того, обычно они не переживают путешествия по кровеносной системе. Однако, биологи работают над решением этой задачи уже многие годы и с появлением CRISPR готовы поделиться своими наработками с генетиками. Например, американская компания Intellia Therapeutics использует частицы жира для доставки компонентов CRISPR в печень. На прошлой неделе ее специалисты смогли таким образом отключить у мышей ген TTR, отвечающий за производство белков транстиретинов, вызывающих системный амилоидоз. А команде Конбой удалось выполнить еще более сложную задачу — не отключить, а исправить поврежденный ген, чтобы восстановить функцию мышц у пациента, страдающего дистрофией, сообщает New Scientist.