Метод PERT сочетает редактирование генов и использование искусственных молекул РНК, которые позволяют синтезу белка продолжаться даже там, где мутация в ДНК приказывает ему преждевременно остановиться.
Генетики разработали инструмент, способный исправить сразу несколько поломок ДНК
Ученые из Института Броуда разработали универсальный метод генного редактирования PERT, который способен корректировать сразу несколько наследственных заболеваний. Технология восстанавливает белки, укороченные из-за болезнетворных мутаций, и может решить главную проблему генной терапии — необходимость создавать специальное лечение для каждой болезни.
Механизм синтеза белков в клетке (иллюстрация художника) может быть настроен на игнорирование мутаций, которые в противном случае привели бы к обрезанию белков. SPL
Нонсенс-мутации — это ошибки в ДНК, которые превращают кодон, кодирующий аминокислоту, в стоп-сигнал. В этом случае в инструкции по сборке белка внезапно появляется команда «стоп» посреди текста. В результате клетка производит обрубленный, нефункциональный белок. Супрессорные транспортные РНК обманывают клеточный аппарат, заставляя его игнорировать ложный стоп-сигнал и продолжать синтез. Но один супрессор не работает для всех мутаций, а оптимальные количества специфичных тРНК различаются в разных тканях. Это означает, что терапия для легких может оказаться опасной для печени. Новый метод решает эту проблему.
Такие мутации называются нонсенс-мутациями, и они составляют почти четверть всех известных болезнетворных вариантов ДНК. Технология PERT уже показала эффективность на мышах и человеческих клетках в лабораторных условиях при лечении муковисцидоза, болезни Баттена, Тея-Сакса и Ниманна-Пика. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Преобразование эндогенных тРНК в супрессорные тРНК в клетках млекопитающих с помощью прайм-редактирования.
Один метод против многих болезней
Биолог Дэвид Лю, соавтор работы, отмечает перспективность подхода: «Независимые от конкретной болезни подходы, как тот, что разработали мы, открывают возможность, которая, я думаю, была бы очень важна для пациентов».
Исследователи использовали так называемые супрессорные транспортные РНК, которые встраиваются в геном методом прайм-редактирования. В отличие от вирусных векторов или жировых частиц, генное редактирование позволяет вставить ген один раз, без необходимости повторных доз.
Искусственная супрессорная тРНК (слева) несет аминокислоту на замену стоп-кодона. В середине — эта тРНК вмешивается в работу рибосомы и заставляет ее «проскочить» стоп-кодон UAG, чтобы завершить синтез белка (справа).
В экспериментах на мышах с мутацией, вызывающей состояние, похожее на тяжелый синдром Гурлер у людей, PERT восстановил производство полноразмерного белка IDUA до 7,6% от нормы — этого оказалось достаточно для облегчения симптомов.