Врачи и учёные возлагают большие надежды на геномное редактирование в лечении многих заболеваний, в том числе БЭ

Медицинский корреспондент BBC рассказал о перспективах редактирования генов.

 Автор Фергус Уолш, медицинский журналист ВВС

Перевод с английского Екатерины Филатовой

Шармила Никапота, мама ребенка с редким генетическим заболеванием, очень рассчитывает на возможности геномного редактирования. "Для нас эта технология означает, что несбыточная мечта о выздоровлении все-таки может сбыться", — говорит она. Ее 13-летняя дочь Сохана с самого рождения страдает от болезненных волдырей на коже по всему телу. Виной тому заболевание под названием рецессивный дистрофический буллезный эпидермолиз.

Вызывают это заболевание повреждения в двух генах коллагена VII типа, из-за которых организм не вырабатывает белки, связывающие верхние и нижние слои кожи.

Я познакомился с Соханой пару лет назад, когда она проходила экспериментальную цитотерапию в лондонской клинике Great Ormond Street Hospital (GOSH). На какое-то время лечение помогло, но надежды на длительный эффект врачи связывают с геномным редактированием.

Методы редактирования ДНК человека были разработаны уже относительно давно. Уже 15 лет в лондонском Институте здоровья детей (Institute of Child Health, ICH) работает отделение генной терапии.

Генная терапия заключается в использовании модифицированного вируса — так называемого вирусного вектора, — который встраивает в клетки синтетические функционирующие копии генов. При этом ученые никак не могут узнать, какое место ген в итоге займет среди миллиардов букв генетического кода в ядре клетки.

Совсем скоро в клинике GOSH начнутся испытания методов генной терапии взрослых с таким же заболеванием, как у Соханы. Однако ген коллагена VII типа настолько велик, что для него трудно найти достаточно устойчивый вирусный вектор, способный донести "груз" до клетки.

Геномное редактирование — метод гораздо более точный: с его помощью ген можно разместить точно в назначенном месте. Кроме того, в отличие от генной терапии геномное редактирование позволяет вырезать поврежденные участки ДНК.

Васим Касим, профессор клеточной и генной терапии института ICH, объясняет сложные принципы генной инженерии с помощью любопытной аналогии: "Генная терапия — это когда тебе нужно ехать на машине с неработающими фарами и ты крепишь на крышу фонарь, который должен все время гореть. А геномное редактирование — это когда ты меняешь лампочки в фарах и дальше пользуешься ими в обычном режиме, когда они нужны, то есть полностью устраняешь неисправность".

Биологи возлагают на геномное редактирование огромные надежды.

Месяц назад группа ученых из клиники GOSH и института ICH, среди которых был и профессор Касим, объявила о том, что им удалось перестроить иммунную систему ребенка с помощью геномного редактирования. Годовалая Лайла Ричардс страдала от агрессивной формы лейкоза, который не поддавался ни одному из других методов лечения.

Профессор Касим говорит, что в настоящее время все ученые, которые занимаются наследственными заболеваниями, связанными с мутацией одного гена, применяют метод геномного редактирования. Большинство клинических испытаний завершатся как минимум через пять лет, но потенциал этого метода огромен.

"Новые технологии геномного редактирования могут стать настоящим прорывом в лечении таких заболеваний, потому что теперь, впервые в истории, мы можем проникать в гены и исправлять мутации, ранее не подлежавшие исправлению", — комментирует профессор.

В первую очередь этот метод, вероятно, поможет добиться успеха в лечении заболеваний крови, иммунной системы и мышечной ткани, так как при таких заболеваниях клетки можно изъять, перестроить и вернуть на место.

В контексте рецессивного дистрофического буллезного эпидермолиза это означает, что клетки кожи Соханы можно подвергнуть геномному редактированию и затем снова ввести в организм — в надежде, что здоровая ткань начнет выполнять работу вместо больной.

Мама Соханы Шармила знает, что исследования пока проходят в лабораторных условиях, и, естественно, мечтает о том, чтобы они поскорее завершились. Многие пациенты с таким же диагнозом, как у Соханы, впоследствии заболевают раком кожи. "Надежда на чудо — на то, что эту болезнь научатся лечить, — определенно есть. Вопрос лишь в том, сколько еще его ждать".

CRISPR-Cas9

Существует несколько видов геномного редактирования. Эти технологии стали бурно развиваться всего три года назад, когда профессор Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли и профессор Эммануэль Шарпентье, в настоящее время работающая в Германии в Центре исследования инфекций им. Гельмгольца, открыли недорогой и эффективный новый способ редактирования ДНК.

Это система CRISPR-Cas9, и в настоящее время ее активно используют ученые во всем мире.

CRISPR (короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) — это секции ДНК, а Cas9 (CRISPR-ассоциированный белок) — это энзим.

И повторы CRISPR, и белок Cas9 находятся в бактериях, которые используют их для отражения атак вирусов.

Подобно спутниковой навигационной системе CRISPRсканирует геном в поисках нужного места, а затем использует белок Cas9 в качестве молекулярных ножниц, которые разрезают ДНК.

Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпентье пришли к выводу, что при помощи данной системы можно редактировать гены человека, вырезая и вставляя определенные участки ДНК.

Почти сразу же система CRISPR стала применяться на практике, потому что это быстро, точно и просто. В научно-исследовательских лабораториях по всему миру произошло что-то вроде тихой революции. Эксперименты стали проводиться в разы быстрее. И потенциал данного метода огромен.

В прошлом месяце ученые заявили, что при помощи геномного редактирования им удалось создать комара, устойчивого к малярии. Растениеводы-селекционеры используют систему CRISPRдля получения культур, устойчивых к заболеваниям.

В апреле китайские ученые уже пытались редактировать человеческие эмбрионы, чтобы исправить дефектный ген, вызывающий наследственное заболевание крови.

Имплантация экспериментальных эмбрионов не планировалась, однако это исследование спровоцировало дискуссию о последствиях геномного редактирования.

Сотни ученых и специалистов по биоэтике приехали в Вашингтон на международный саммит, посвященный проблемам редактирования генов человека.

Трехдневный саммит, организованный Национальной академией наук США, Лондонским королевским обществом и Китайской академией наук, станет площадкой для обсуждения возможностей геномного редактирования и связанных с ним рисков.

В разговоре со мной профессор Дженнифер Дудна, соавтор системы CRISPR, отметила: "Геномное редактирование может оказать просто-таки огромное влияние на медицину. Уже сейчас оно позволяет ученым создавать более качественные животные модели заболеваний. Мы надеемся, что в будущем этот метод можно будет использовать не только для исследования, но и для лечения болезней. Если мы увидим в клетке мутацию, мы сможем ее исправить. И это открывает массу возможностей".

Редактирование ДНК вне тела человека, как в случае с Лайлой Ричардс, вряд ли вызовет неоднозначную реакцию. Однако изменение генов эмбриона, пусть и исключительно в исследовательских целях, может быть воспринято некоторыми людьми как нечто недопустимое, даже если в результате человечество научится лечить неизлечимые болезни.

Вашингтонский саммит должен закончиться принятием резолюции о необходимости продолжать фундаментальные научные исследования по этой теме.