Ученые приближаются к возможности применения генного редактирования для лечения заболеваний человеческого мозга. За последние два года накопились технологические достижения и многообещающие результаты на мышах, которые закладывают основу для терапии разрушительных мозговых расстройств с помощью методов, производных от CRISPR-Cas9.
Разработаны методы генного редактирование смертельно опасных заболеваний мозга
Исследователи из Института Броуда успешно применили технологии генного редактирования для коррекции мутаций, вызывающих тяжелые неврологические расстройства у мышей.
Клетки мозга (искусственно окрашенные) могут быть намеренно заражены вирусом, несущим аппарат для исправления мутаций, вызывающих заболевания. Nancy Kedersha/UCLA/Science Photo Library
Праймерное редактирование (prime editing) — это усовершенствованная версия CRISPR, которая позволяет точно заменять, вставлять или удалять небольшие участки ДНК без создания двухцепочечных разрывов. В отличие от классического CRISPR/Cas9, который «разрезает» обе цепи ДНК и полагается на естественные механизмы репарации клетки (что может привести к ошибкам), праймерное редактирование работает как молекулярный «корректор текста» — делает надрез только одной цепи и использует специальную обратную транскриптазу для точного внесения нужных изменений.
Внесение генетических изменений в клетки мозга гораздо труднее, чем в другие органы, где генное редактирование уже работает — кровь, печень или глаза. Если молекулярные компоненты для лечения печеночных заболеваний можно доставить в жировых частицах, которые естественным образом накапливаются в печени, то для мозга исследователи ищут аналогичные частицы, способные преодолеть гематоэнцефалический барьер.
Кровеносные сосуды мозга выстланы эндотелиальными клетками, которые плотно прилегают друг к другу, создавая практически непроницаемую границу между мозгом и кровеносной системой. На этом изображении показан срез кровеносного сосуда (черный) в мозге мыши, а также эндотелиальные клетки (окруженные глиальными клетками зеленого цвета) и обработанные от окружающих клеток мозга (красные).
Новые методы редактирования клеток мозга
Команда Лю применила праймерное редактирование у мышей с соответствующей мутацией. Техника скорректировала мутацию примерно в половине коры мозга, области, контролирующей обучение и память. «Результаты на мышах были очень сильными», — отмечает Лю.
Лаборатория также работает над коррекцией мутаций, вызывающих болезнь Гентингтона и атаксию Фридрейха. А в Китае нейробиолог Цзилун Цю использовал базовое редактирование для коррекции мутации в гене MEF2C, которая у детей вызывает эпилепсию и интеллектуальную недостаточность.
Поверхность серотипа AAV-2 аденоассоциированного вируса
Особенно важно генное редактирование для синдрома Ретта, вызванного мутациями в гене MECP2. Простое добавление нормальной копии гена может вызвать токсическое перепроизводство белка, тогда как редактирование лишь исправляет естественную копию.
Путь от результатов на мышах до клинических испытаний долог. Цю надеется быть готовым через пять лет для испытаний базового редактирования у людей с синдромом Ретта. Обе команды планируют использовать аденоассоциированный вирус AAV9 для доставки компонентов в мозг, поскольку жировые частицы пока недоступны для мозга.
Но барьером к развитию генной терапии мозга может стать не технология, а финансирование. Биотехнологическая индустрия переживает длительный спад, инвесторы отходят от генных терапий из-за их дороговизны и сложности производства.