Використовуючи інноваційний метод генної терапії. відомий як редагування генома (genome editing), що дозволяє впливати на строго певну ділянку мутировавшей ДНК. вчені вилікували хворобу згортання крові - гемофілію - у мишей. Це перший приклад того, як редагування генома - метод, точно орієнтований на певну мету в молекулі ДНК і коригувальний конкретний генетично дефект - було застосовано на тварин і показало клінічно значущі результати.
Це важливий крок вперед в багаторічній історії розвитку генної терапії - методів лікування, заснованих на корекції послідовності ДНК. що є причиною захворювання. У новому дослідженні вчені використовували два варіанти генетично модифікованого аденоасоційованого вірусу (AAV), один з яких був носієм ферментів, розрізають молекулу ДНК точно в потрібному місці, а інший - коригуючого гена. який потрібно було вбудувати в послідовність ДНК для подальшого синтезу нормального білка. Все це вченим вдалося виконати в клітинах печінки живих мишей.
У дослідженні доктора Хай, проведеному в співробітництві з вченими Sangamo BioSciences, Inc. були використані генетично модифіковані ферменти - нуклеази «цинкові пальці» (zinc finger nucleases, ZFNs), свого роду молекулярні текстові процесори, редагують мутувати послідовність ДНК. Вчені навчилися створювати ZFNs, які взаємодіють з генами, що мають строго певну локалізацію. Для відновлення нормальної функції гена, втраченої при гемофілії, були використані специфічні для гена фактора 9 (F9) ZFNs в поєднанні з нормальною послідовністю ДНК.
Точно потрапляючи в свою мішень, конкретну ділянку хромосоми, нуклеази «цинкові пальці» демонструють явну перевагу над традиційними методами генної терапії, які можуть випадково доставити коригувальний ген в небажане положення в обхід нормальних біологічних регуляторних механізмів. Такий неточний таргетинг несе в собі ризик так званого «інсерційного мутагенезу» (insertional mutagenesis), при якому коригувальний ген може, наприклад, ініціювати розвиток лейкемії.
При гемофілії спадкова мутація в одному гені позбавляє організм можливості виробляти один з згортають кров білків, що призводить до виникнення спонтанних, іноді загрожують життю, кровотеч. Дві основні форми захворювання, що зустрічаються майже виключно у чоловіків, - гемофілія А і гемофілія В - викликаються відсутністю факторів згортання VIII і IX, відповідно. Лікування хворих полягає в частому внутрішньовенному вливанні згортають білків - дорогих і, крім того, іноді стимулюють вироблення організмом антитіл, які роблять подальше застосування цього методу неможливим.
Використовуючи генетичну інженерію, вчені отримали мишей з моделлю гемофілії В людини. До початку лікування фактор згортання IX в крові тварин не виявлявся.
Попередні експерименти інших дослідницьких груп показали, що ZFNs можуть редагувати геном вирощених в культурі стовбурових клітин, які потім вводяться в організм мишей з моделлю серповидноклітинної анемії. Однак такий ex vivo підхід не представляється можливим для багатьох генетичних захворювань людини, що впливають на цілі системи органів. Тому в даному дослідженні перевірка ефективності редагування генома була проведена in vivo. тобто безпосередньо в живому організмі.
Доктор Хай і її колеги створили дві версії вектора, або кошти доставки генів, використовуючи аденоассоціірованних вірус. Один AAV-вектор ніс ZFNs для редагування, інший - доставив правильно функціонуючий варіант гена F9. Так як причиною гемофілії можуть бути різні мутації одного і того ж гена, було замінено сім різних кодують послідовностей, що покривають 95 відсотків викликають гемофілію В мутацій.
Миші, які отримали комбінацію ZFNs / коригувальний ген, почали виробляти фактор згортання IX в кількості, достатній, щоб знизити час згортання крові майже до нормального рівня. У контрольних мишей, які отримували вектори або без ZFNs, або без F9, значного підвищення рівня фактора згортання або зниження часу згортання крові не спостерігалося.
Поліпшення зберігалося протягом восьми місяців спостереження, при цьому вчені не виявили ніякого токсичного впливу на зріст, вага або функцію печінки тварин - показник того, що лікування добре переноситься живим організмом.
«Ми підтвердили саму концепцію того, що редагування генома, проведене безпосередньо in vivo. дозволяє отримати стабільні і клінічно значущі результати », - підводить деякі підсумки доктор Хай. «Щоб перевести ці результати в безпечний і ефективний метод лікування гемофілії та інших моногенних захворювань людини, потрібні подальші дослідження, але стратегія генної терапії представляється перспективною. Перехід від мишачих моделей до клінічного використання методів генної терапії був тривалим процесом, що розтягнувся майже на два десятиліття, але зараз ми бачимо позитивні результати при цілому ряді захворювань - від спадкових уражень сітківки до гемофілії ».
Становлення in vivo редагування генома в якості ефективного і надійного терапевтичного методу зажадає часу, але це - чергова віха у розвитку генної терапії.