ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Блог — 02.04.20
    ТЕКСТ: Оксана Півень
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Поживемо – побачимо

    Система CRISPR-Cas9 дала надію людям із доволі рідкісною хворобою зору – амаврозом Лебера. Завдяки редагуванню геному вони, можливо, будуть здатні побачити. Як це можливо, розповіла у своєму блозі біологиня Оксана Півень.

    Забудьмо на хвилинку про коронавірус та пандемію і поговорімо про CRISPR. Особливо, що хороших і цікавих новин у цій сфері дуже багато. Тож, користуючись карантинним станом речей, я буду намагатися писати для вас щось хороше і позитивне.

     

    Якщо ви вже трохи призабули, що таке CRISPR, то трохи освіжу у вашій пам’яті. Це система захисту бактерій та архей від вірусів (бактеріофагів). CRISPR – це акронім з англійської повної назви Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами. Ця система стала зіркою не так давно, у 2012 році, і кількість робіт та публікацій відтоді покотилася, наче снігова лавина. Ми вже збагнули основні принципи роботи цієї системи і навіть навчилися її використовувати там, де це потрібно. Спектр дуже широкий – від суто наукових завдань, які можуть бути не зовсім очевидними пересічним людям, до систем діагностики вірусу Зіка чи лихоманки Денге і виправлення мутацій у конкретних людей.

     

    Саме на виправленні мутацій ми сьогодні й зупинимось. Це дуже спокуслива тема, і, мабуть, бажання відремонтувати чи принаймні запитання «чи можна це зробити, та яким інструментом» з’явилось у вчених дуже давно. І схоже, що CRISPR –  саме той інструмент, що нам потрібен. Нагадаю, що молекулярна машинерія CRISPR-Cas9 (а саме про неї ми і будемо говорити далі) має дві головні складові: гайдову, або спрямівну, РНК і білок Сas9. РНК можна порівняти з системою GPS, яка досить точно знаходить потрібну координату у геномі. Знаючи послідовність або код кожного свого гена, ми можемо запрограмувати, що саме шукати цій гайдовій РНК. Інший важливий компонент – білок Сas9 – має нуклеазну активнісь і здатен зв’язуватись із гайдовою РНК та ДНК-мішенню і досить точно її різати, утворюючи дволанцюгові розриви.

     

    Саме через цей білок та його властивості систему часто й називають молекулярними ножицями чи скальпелем. Разом це дає нам змогу «вбити» ген, який працює неправильно або має мутацію (помилку), що є причиною якоїсь хвороби. Ще до появи CRISPR-Cas9 вчені намагалися використовувати гомологічну рекомбінацію для заміни «зламаного» гена на «правильний», проте така стратегія не дуже допомагала, особливо якщо мутація мала домінантний характер, тобто хвороба розвивалася навіть за умови, коли лише одна алель гена «зламана», а друга алель цілком «здорова» (нагадаю, що усі гени у нас представлені двома копіями – алелями; одна – від тата, а інша – від мами). Бо мало дати правильний варіант, треба ще й вимкнути неправильний варіант. До того ж ефективність «вбудовування» під час використання гомологічної рекомбінації досить невисока. Та й специфічність, тобто точність, страждає. А от використання таких методів редагування геному як CRISPR-Cas9 дає нам змогу не лише «вирізати» зламану копію гена, а й підвищити шанси на «вбудовування» правильної версії утворенням саме тих дволанцюгових розривів ДНК.

     

    У цьому напрямку відбувається багато досліджень, але вперше цю систему і такий підхід терапії було застосовано нещодавно у США для редагування вродженої сліпоти. Така патологія, амавроз Лебера 10 типу,  – спадкове захворювання сітківки ока: у сітківці вмирають і не відновлюються світлочутливі клітини. Частота такого захворювання – 1 на 81 тисячу. Це відносно небагато. Наприклад, частота для іншого генетично зумовленого захворювання, гемофілії, – один хворий на 10 тисяч людей. Амавроз Лебера діагностується майже одразу після народження. Люди з таким діагнозом мають вкрай поганий зір, а згодом можуть його і повністю втратити. Причиною такої патології найчастіше є мутація в гені RPE65 (продукт якого бере участь у відновленні світлочутливого пігменту), але наразі відомо ще низку генів (всього 11: GUCY2D, RDH12, AIPL1, LCA5, RPGRIP1, CRX, CRB1, LCA9, CEP290, IMPDH1), мутації в яких також можуть спричиняти розвиток сліпоти цього типу. То що ж було зроблено і що викликає такий оптимізм і захват?

     

    У США на початку березня 2020 року фахівці з Інституту зору Кейсі в Портленді застосували систему CRISPR-Cas9 для терапії амаврозу Лебера 10 типу. Наразі прооперовано одного пацієнта, і лікарі та вчені мають амбіції прооперувати ще 18 дітей та дорослих з таким самим захворюванням. Чим це так круто? Тим, що це перший випадок застосування системи редагування генів CRISPR-Cas9 у форматі in-the-body, тобто в організмі пацієнта. Дотепер систему CRISPR-Cas9 застосовували для боротьби з широким спектром вірусів, які, паразитуючи, «вбудовуються» у наш геном, та для терапії деяких патологій крові, викликаних мутаціями (наприклад, бета-таласемія, серповидно-клітинна анемія). Проте усі ці спроби були поза організмом пацієнта. У хворого брали клітини крові чи кісткового мозку, клітини обробляли CRISPR-Cas9 в повертали господарю. У випадку з амаврозом Лебера систему CRISPR-Cas9, запрограмовану «вибити» мутовану частинку геному, «запакували» у вірус. Далі «ліки», лише три краплини, вводили під загальним наркозом через капіляр товщиною в людську волосину під сітківку – туди, де розташовані світлочутливі клітини. Ці клітини особливі тим, що вони дуже повільно діляться, і якщо виправити в них мутацію, то цих клітин «вистачить» дуже надовго і терапію не треба повторювати кожні 2–3 місяці чи кожні 2–3 роки. Якщо все мине успішно, то ці клітини знову зможуть сприймати світло і передавати сигнал у мозок. Тобто людина, яка не бачила, матиме змогу побачити.

     

    Лікарі та вчені поки що утримуються від деталей процедури, проте кажуть, що ризики операції на оці мінімальні. Можливість інфекції чи кровотечі технічно зведені до мінімуму. Від CRISPR вони також не очікують великих сюрпризів, оскільки на клітинних і тваринних об’єктах усе працювало добре. Чи краще стало пацієнту, тобто чи буде він бачити увесь цей світ, який до тепер лише чув, буде зрозуміло орієнтовно через місяць. Тож тримаємо кулачки!

     

    Хочу нагадати, що таке редагування геному реальному пацієнту у форматі in-the-body відбувається вдруге. Вперше, у 2017 році, вчені з компанії Sangamo Therapeutics для цього застосували трохи старішу та менш зручну технологію редагування геному – цинкові пальці – для редагування метаболічного генетично зумовленого захворювання. Тоді для пацієнтів (їх було чотири) розробили конструкції, які теж мали «вибити» послідовність ДНК з «несправністю» і доставити туди коротенькі послідовності ДНК з правильною інформацією щодо роботи гена. Усе це було «запаковано» у вірус, який специфічно міг розпізнати лише клітини печінки, «ліки» вводили внутрішньовенно. Тоді прогноз лікарів теж був обережним. Очікували, що навіть якщо ефективність терапії (тобто «ремонту» мутованого гену) буде 30%, то це вже суттєво покращить його стан і буде позитивним результатом. Проте, на жаль, вченим не вдалось зафіксувати після терапії у хворих підвищення ферменту – продукту «вилікуваного» гену. Це вказує або на проблеми з чутливістю тесту, що застосовується для цього, або ж на низьку ефективність методу цинкових пальців.

     

    Сподіваюся, CRISPR-Cas9 впорається із завданням краще.

    ТЕКСТ: Оксана Півень
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Статті
    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?

    Повідомити про помилку

    Текст, який буде надіслано нашим редакторам: