Среди 19 тысяч генов нашли двух главных врагов генной терапии

Исследователи из Университета Висконсина под руководством профессора Кришану Саха провели масштабный генетический скрининг, чтобы выяснить, какие гены мешают работе современных инструментов редактирования ДНК. Они обнаружили 26 генов-препятствий, а отключение двух из них, GJB2 и BET1L, повысило эффективность редактирования более чем в шесть раз. Результаты этой работы, открывающей путь к улучшению генной терапии наследственных заболеваний глаз, были опубликованы в журнале Nature Communications.

Представьте себе крошечную посылку с лекарством, которая пытается попасть в нужный ей дом, но на пути ей встречаются десятки случайных прохожих, которые могут перехватить или задержать груз. Примерно так же работает и процесс генной терапии внутри наших клеток.

Липидная наночастица, микроскопический пузырек, несущий генетический редактор вроде CRISPR, должна проскользнуть сквозь внешнюю мембрану, избежать ловушек в виде клеточных органелл, которые могут проглотить и обезвредить лекарство, и, наконец, добраться до самого ядра, где находится ДНК. Если частица отклонится от маршрута или будет перехвачена, вся терапия станет бесполезной, а иногда даже может навредить. Именно эту проблему и решили исследователи из Висконсина, взяв на вооружение системный и очень изобретательный подход.

Вместо того чтобы изучать каждый из тысяч генов по отдельности в разных пробирках, что потребовало бы колоссальных ресурсов, ученые пошли другим путем. Они создали единую культуру из ста миллионов клеток и одновременно «выключили» почти все гены человеческого генома, более 19 тысяч. Это похоже на то, как если бы вы в огромном городе отключили свет в каждом втором доме, чтобы увидеть, какие из них действительно влияют на движение курьеров.

Затем, с помощью точных методов секвенирования ДНК, они выловили из этого гигантского «генного стога сена» те редкие «иголки», которые при отключении заметно повышали эффективность работы генного редактора. После тщательной шестилетней работы список сократился сначала до 26 кандидатов, затем до шести, а в финале остались два главных «тормоза» — гены GJB2 и BET1L.

Особенно ценно то, что подавление этих генов оказалось полезным не только для классического CRISPR-Cas9, который разрезает ДНК, но и для более тонких инструментов, так называемых «редакторов оснований» (CRISPR 2.0). Эти редакторы не режут, а аккуратно заменяют одну химическую букву в генетическом коде на другую.

В экспериментах с клетками сетчатки, взятыми у пациентов с тяжелым наследственным заболеванием глаз отключение этих двух генов повысило успешность редактирования более чем в три с половиной раза. Это дает надежду на то, что в будущем, перед введением терапии, врачи смогут временно «приглушить» эти гены-препятствия, чтобы лекарство работало значительно эффективнее.

Почему именно эти гены мешают редактированию, пока остается загадкой, которую предстоит разгадать другим научным группам. Однако сама методология поиска таких «стоп-кранов» имеет огромный потенциал. Она применима не только к лечению болезней глаз, но и к совершенствованию доставки любых лекарств, упакованных в липидные наночастицы, от современных мРНК-вакцин против рака до иммунотерапии. Исследователи надеются, что их работа станет картой для других ученых, помогая прокладывать безопасные и эффективные маршруты для генетических грузов в самых разных типах клеток.

В конечном итоге, эта работа демонстрирует, что ключ к успеху генной терапии лежит не только в создании самого редактора ДНК, но и в глубоком понимании внутренней логики клетки, а также в умении убирать те внутренние барьеры, которые природа установила на пути к нашему геному.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях