Для эффективности генной терапии ее сделали «заразной»
Представьте: почтальону не нужно разносить листовки в каждый дом — достаточно отдать один экземпляр активисту на районе, а тот отксерит и раздаст соседям копии. Так распространение охватит более широкую аудиторию. Биологи надеются, что похожий подход сделает редактирование генома гораздо эффективнее при лечении самых разных заболеваний.
Идея в том, что каждая клетка, которая получила исходную «дозу» редактирующего инструмента, производит множество его копий и передает их соседям. Это значит, что исправляющие болезнь изменения в ДНК можно внести в гораздо большем количестве клеток.
Работоспособность этого подхода проверили в экспериментах на мышах, проводившихся в лаборатории Дженнифер Даудны, удостоенной Нобелевской премии за CRISPR-редактирование. Их результаты опубликованы на bioRxiv: число редактированных клеток печени удалось утроить.
«По сути, мы даем первой клетке, получившей наши инструкции, команду собрать небольшую липидную частицу и упаковать в нее CRISPR-систему. Эта клетка становится фабрикой и начинает рассылать такие „посылки“ другим клеткам», — объясняет биоинженер Уэйн Нго из Калифорнийского университета в Беркли, первый автор исследования.
Первая одобренная CRISPR-терапия (для серповидноклеточной анемии) предполагает, что у пациента забирают стволовые клетки крови, редактируют их вне организма и затем возвращают обратно. Но это персонализированное лечение, а потому очень дорогое. Сейчас проходит несколько испытаний, в которых редактирование происходит прямо в организме — с использованием универсальных редакторов, подходящих многим пациентам.
Главная проблема — доставить CRISPR-систему в достаточное количество нужных клеток. «Чтобы вылечить серповидноклеточную анемию, нам нужно отредактировать около 20% стволовых клеток крови, — уточняет Нго. — И этого порога чертовски трудно достичь».
Если же исходная доставка охватит лишь 10% стволовых клеток, но ее удастся локально усилить до 30% — это может превратить неудачу в успех.
Чтобы добиться усиления, ученые обратились к белку, который помогает вирусам отпочковываться от клетки. Синтезированные в клетке, эти белки связываются и с мембраной, и друг с другом, образуя маленький пузырек — везикулу, который отделяется от одной клетки и способен сливаться с другими.
Если такие вирусные белки соединить с Cas9, то он (вместе с направляющей РНК) упакуется в эти везикулы и попадет в другие клетки.
Чтобы проверить идею, команда создала фрагмент ДНК, кодирующий гибридный Cas9-вирусный белок. Когда эту ДНК под давлением ввели в печень мышей, она попала лишь в 4% клеток, но отредактированными в итоге оказались 12%.
В лечении людей редактирующую систему будут доставлять иначе, использованный метод инъекции был нужен лишь для доказательства концепции. «Он не особо эффективен, но зато показывает, что наша система действительно работает. Трехкратное усиление — отличная отправная точка, — доволен исследователь. — Думаю, этого уже достаточно, чтобы некоторые существующие методы доставки стали пригодны для лечения определенных болезней. А можно и лучше — мы активно ищем способы это сделать».
Помимо большей эффективности, усиленное редактирование позволит использовать более низкие дозы, что сделает терапию безопаснее.
Биологи исследуют механизмы отпочковывания везикул уже не одно десятилетие, отмечает Гаэтан Бурджио из Австралийского национального университета. Но команда Нго, вероятно, первая, кто показал их работу при редактировании генома в животном. Однако исследователям предстоит дополнительная работа, чтобы подтвердить свои выводы. «Необходимы корректные контроли и измерения, чтобы по-настоящему обосновать их утверждения», — подытожил Бурджио.
