14:52

Новый метод генной терапии – редактирование генома – излечивает гемофилию на животной модели заболевания

Используя инновационный метод генной терапии, известный как редактирование генома (genome editing), позволяющий воздействовать на строго определенный участок мутировавшей ДНК, ученые вылечили болезнь свертывания крови – гемофилию – у мышей. Это первый пример того, как редактирование генома – метод, точно ориентированный на определенную мишень в молекуле ДНК и корректирующий конкретный генетически дефект – было применено на животных и показало клинически значимые результаты.



Ученые вылечили нарушение свертывания крови – гемофилию – у мышей, используя метод редактирования генома – новую ступень в развитии генной терапии. (Credit: © Rodolfo Clix / Fotolia)

Это важный шаг вперед в многолетней истории развития генной терапии – методов лечения, основанных на коррекции последовательности ДНК, являющейся причиной заболевания. В новом исследовании ученые использовали два варианта генетически модифицированного аденоассоциированного вируса (AAV), один из которых являлся носителем ферментов, разрезающих молекулу ДНК точно в нужном месте, а другой – корректирующего гена, который нужно было встроить в последовательность ДНК для дальнейшего синтеза нормального белка. Все это ученым удалось проделать в клетках печени живых мышей.


«Наше исследование повышает вероятность того, что метод редактирования генома способен корректировать генетический дефект на клинически значимом уровне после доставки в организм нуклеаз «цинковые пальцы»», – комментирует результаты работы ее руководитель доктор медицины Кэтрин Хай (Katherine High), гематолог и специалист в области генной терапии из Детской больницы Филадельфии (The Children's Hospital of Philadelphia).

Доктор Хай, научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute Investigator), возглавляет Центр клеточной и молекулярной терапии Детской больницы Филадельфии и занимается генной терапией гемофилии уже более десяти лет.

В исследовании доктора Хай, проведенном в сотрудничестве с учеными Sangamo BioSciences, Inc, были использованы генетически модифицированные ферменты – нуклеазы «цинковые пальцы» (zinc finger nucleases, ZFNs), своего рода молекулярные текстовые процессоры, редактирующие мутировавшую последовательность ДНК. Ученые научились создавать ZFNs, взаимодействующие с генами, имеющими строго определенную локализацию. Для восстановления нормальной функции гена, потерянной при гемофилии, были использованы специфичные для гена фактора 9 (F9) ZFNs в сочетании с нормальной последовательностью ДНК.

Точно попадая в свою мишень, конкретный участок хромосомы, нуклеазы «цинковые пальцы» демонстрируют явное преимущество над традиционными методами генной терапии, которые могут случайно доставить корректирующий ген в нежелательное положение в обход нормальных биологических регуляторных механизмов. Такой неточный таргетинг несет в себе риск так называемого «инсерционного мутагенеза» (insertional mutagenesis), при котором корректирующий ген может, например, инициировать развитие лейкемии.

При гемофилии наследственная мутация в одном гене лишает организм возможности вырабатывать один из свертывающих кровь белков, что приводит к возникновению спонтанных, иногда угрожающих жизни, кровотечений. Две основные формы заболевания, встречающиеся почти исключительно у мужчин, – гемофилия А и гемофилия В – вызываются отсутствием факторов свертывания VIII и IX, соответственно. Лечение больных заключается в частом внутривенном вливании свертывающих белков – дорогих и, кроме того, иногда стимулирующих выработку организмом антител, которые делают дальнейшее применение этого метода невозможным.

Используя генетическую инженерию, ученые получили мышей с моделью гемофилии В человека. До начала лечения фактор свертывания IX в крови животных не определялся.

Предыдущие эксперименты других исследовательских групп показали, что ZFNs могут редактировать геном выращенных в культуре стволовых клеток, которые затем вводятся в организм мышей с моделью cерповидноклеточной анемии. Однако такой ex vivo подход не представляется возможным для многих генетических заболеваний человека, оказывающих воздействие на целые системы органов. Поэтому в данном исследовании проверка эффективности редактирования генома была проведена in vivo, то есть непосредственно на живом организме.

Доктор Хай и ее коллеги создали две версии вектора, или средства доставки генов, используя аденоассоциированный вирус. Один AAV-вектор нес ZFNs для редактирования, другой – доставил правильно функционирующий вариант гена F9. Так как причиной гемофилии могут быть разные мутации одного и того же гена, было заменено семь различных кодирующих последовательностей, покрывающих 95 процентов вызывающих гемофилию В мутаций.

Мыши, получившие комбинацию ZFNs/корректирующий ген, начали вырабатывать фактор свертывания IX в количестве достаточном, чтобы снизить время свертывания крови почти до нормального уровня. У контрольных мышей, получавших векторы либо без ZFNs, либо без F9, значительного повышения уровня фактора свертывания или снижения времени свертывания крови не наблюдалось.

Улучшение сохранялось в течение восьми месяцев наблюдения, при этом ученые не выявили никакого токсического воздействия на рост, вес или функцию печени животных – показатель того, что лечение хорошо переносится живым организмом.
«Мы подтвердили саму концепцию того, что редактирование генома, проведенное непосредственно in vivo, позволяет получить стабильные и клинически значимые результаты», – подводит некоторый итог доктор Хай. «Чтобы перевести эти результаты в безопасный и эффективный метод лечения гемофилии и других моногенных заболеваний человека, нужны дальнейшие исследования, но стратегия генной терапии представляется перспективной. Переход от мышиных моделей к клиническому использованию методов генной терапии был длительным процессом, растянувшимся почти на два десятилетия, но сейчас мы видим положительные результаты при целом ряде заболеваний – от наследственных поражений сетчатки до гемофилии».

Становление in vivo редактирования генома в качестве эффективного и надежного терапевтического метода потребует времени, но это – очередная веха в развитии генной терапии.

Исследование опубликовано в он-лайн издании журнала Nature.

Источник

Просмотров: 1933
Рейтинг: 5.0/1
Добавлено: 29.06.2011

Темы: медицина, открытия, излечивает гемофилию, заболевания, Новый метод генной терапии, наука, редактирование генома, на животной модели
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]