У Японії відкрили метод лікування синдрому Дауна

Джерело: PNAS Nexus

Японські вчені використовують технологію CRISPR, аби виявити додаткові хромосоми. Це може допомогти викорінити генетичну причину синдрому Дауна.

Завдяки технології CRISPR-Cas9 фахівці Університеті Мі успішно видалили зайву копію хромосоми 21 з уражених клітин в лабораторних умовах.

Синдром Дауна, або трисомія 21, зустрічається приблизно в 1 зі 700 новонароджених у США. Синдром Дауна викликає додаткова копія 21-ї хромосоми, яка порушує нормальні клітинні процеси, що призводить до низки проблем з розвитком та здоров’ям.

Група вчених з Університету Мі під керівництвом дослідника Рьотаро Хашизуме продемонструвала, що редагування генів з допомогою CRISPR-Cas9 можна вибірково видаляти цю зайву хромосому у клітинах людини.

CRISPR-Cas9 працює з використанням спеціалізованого ферменту, який шукає та розрізає точні послідовності ДНК. У цьому дослідженні фахівці змоделювали направляючі молекули CRISPR, які розпізнають лише додаткову копію 21-ї хромосоми. Цей процес має назву аллель-специфічне редагування.

“Ми розробили нашу систему CRISPR так, щоб вона впливала на зайву хромосому, не зачіпаючи нормальну пару. Наша мета полягала у тому, щоб видалити зайвий матеріал та побачити, чи повернеться експресія генів у клітині до нормального рівня”, – сказав Хашизуме.

Перші дослідження проводили на вирощених в лабораторії стовбурових клітинах. Після видалення зайвої хромосоми вчені спостерігали нормалізацію паттернів експресії генів та синтезу білків.

Важливо зауважити, що гени, пов’язані з розвитком нервової системи, стали активнішими, тоді як гени, пов’язані з метаболізмом, були подавлені, що підтверджує минулі дослідження, які припускали, що трисомія 21-ї хромосоми порушує розвиток мозку плоду.

Дослідницька група розширила свої дослідження, не обмежуючись стовбуровими клітинами, і почала редагувати фібробласти шкіри – зрілі нестовбурові клітини, взяті у людей із синдромом Дауна. У цих випадках також вдалося успішно видалити зайву хромосому у багатьох оброблених клітинах.

“Ці результати особливо багатообіцяючі. Навіть у диференційованих клітинах ми спостерігали корекцію хромосомних аномалій, що відкриває можливості для ширшого застосування у різних типах тканин”, – зазначив Хашизуме.

Після видалення зайвої хромосоми скориговані клітини продемонстрували покращення біологічної функції. Вони росли швидше і мали більш короткий час подвоєння, порівняно з необробленими трисомними клітинами.

Крім того, оброблені клітини виробляли менше активних форм кисню — шкідливих побічних продуктів, пов’язаних із клітинним стресом та старінням, — що вказує на покращення функції мітохондрій та загального стану клітин.

Однак цей процес не позбавлений складнощів. Деякі розрізи CRISPR торкаються здорових хромосом, що викликає побоювання з приводу побічних ефектів. Для розв’язання цієї проблеми дослідники вдосконалюють молекули-навігатори, щоб вони зв’язувалися лише з додатковою 21 хромосомою.

“Точність має вирішальне значення. Ми оптимізуємо нашу стратегію таргетування та оцінюємо, як ці відредаговані клітини поводяться з часом у реальних біологічних системах”, – наголосив Хашизуме.

Експерти стверджують, що це має далекосяжні результати. Якщо метод виявиться безпечним і надійним, його можна буде застосовувати в регенеративній медицині, наприклад, терапії стовбуровими клітинами, яка використовує виправлені клітини для заміни або відновлення пошкоджених тканин у людей із синдромом Дауна.

Хоча наука рухається вперед, можливість генетичного усунення синдрому Дауна порушує глибокі етичні питання.

Японська група ясно дала зрозуміти, що їхня мета — не викорінити синдром Дауна із суспільства, а краще зрозуміти, як генетичне редагування може полегшити пов’язаний з ним біологічний тягар.

Синдром Дауна, як і раніше, пов’язаний з широким спектром захворювань. Майже 50% людей народжуються з вродженою вадою серця, найчастіше з дефектом міжшлуночкової перегородки. Вони також підвищений ризик шлунково-кишкових захворювань, порушення функції щитовидної залози, порушень імунної системи та раннього початку хвороби Альцгеймера.

Вчені вважають, що додаткова 21-а хромосома збільшує вироблення білка-попередника амілоїду, що призводить до накопичення бета-амілоїдних бляшок в мозку – ключового маркера хвороби Альцгеймера.

Видаляючи зайву хромосому, дослідники сподіваються зменшити чи відстрочити виникнення цих супутніх захворювань. Проте, експерти попереджають, що клінічне застосування розпочнеться не скоро.

“Ця технологія поки не готова до використання в лікарнях або повсякденній медичній практиці. Але вона ставить новий стандарт можливостей CRISPR – не просто редагувати окремі гени, а видаляти цілі хромосоми”, – сказав Хашизуме.

У Великій Британії народились восьмеро здорових дітей після проведення новаторської процедури – створення ЕКЗ-ембріонів з ДНК трьох осіб, аби запобігти успадкуванню дітьми невиліковних генетичних захворювань.