Домой Общество Метод редактирования генома редактирует больше, чем нужно

Метод редактирования генома редактирует больше, чем нужно

0
Метод редактирования генома редактирует больше, чем нужно

Метод редактирования генома редактирует больше, чем нужно

НаукаМетод редактирования генома редактирует больше, чем нужно
Добромир30.06.20200

У человеческих эмбрионов, в которых поработал редактирующий аппарат CRISPR/Cas, появляются незапланированные хромосомные перестройки.

Появившийся несколько лет назад метод генетического редактирования CRISPR/Cas быстро стал научно-технологическим хитом. И кроме него есть методы, позволяющие вносить правки в ДНК, однако они либо более трудоёмкие и требующие много времени, либо могут работать только с определёнными участками генома, либо не слишком точны в том смысле, что кроме нужной экспериментальной правки в ДНК появляется много побочных правок.

CRISPR/Cas оказался проще, быстрее и точнее. Исходно это система противовирусной защиты у бактерий: специальный белок распознаёт чужеродную ДНК в бактериальной клетке и разрезает её, не давая вирусу размножаться. Биологи приспособили молекулярный аппарат CRISPR/Cas к клеткам животных и растений. Теперь ферменту, который должен разрезать ДНК, дают в качестве образца кусок последовательности генетического кода, который нужно разрезать, и он эту последовательность ищет в клеточной ДНК.

Метод редактирования генома редактирует больше, чем нужно

Человеческий эмбрион приблизительно на 6–7 неделе развития. (Фото: lunar caustic / Flickr.com )

После того, как в ДНК появился разрез, клетка старается его зашить – в ней включаются ферменты ремонта ДНК. Чтобы зашить разрез, ремонтные ферменты используют шаблон, который им подсовывают экспериментаторы. Шаблон можно синтезировать каким угодно, так что после зашивания разреза в ДНК появляется та последовательность, которая нужна исследователю. Так можно не только вносить экспериментальные мутации, но и, например, исправлять дефекты в ДНК, которые могут привести к болезням.

Если говорить о клинических перспективах, то очевидно, что CRISPR/Cas нужно использовать с эмбрионами: если исправить плохую мутацию в эмбрионе, получится здоровый организм. CRISPR/Cas какое-то время применяли к зародышам животных, вплоть до обезьян, но было ясно, что рано или поздно дело дойдёт до людей. В 2015 году эксперимент с редактированием человеческого эмбриона поставили исследователи из Университета Сунь Ятсена. А в 2018 году Хэ Цзянькуй (He Jiankui) из Южного научно-технологического университета объявил, что ему удалось с помощью CRISPR/Cas внести в человеческие эмбрионы мутацию, защищающую от ВИЧ – и, что самое главное, из этих эмбрионов родились две девочки.

В научно и околонаучном мире немедленно поднялась буря по поводу того, насколько этично и безопасно использовать CRISPR/Cas в клинических целях. Вопрос безопасности во многом сводится к тому, как точно работает метод. Даже если CRISPR/Cas редактирует точнее других подобных методов, это ещё не значит, что его точности достаточно для медицинского использования.

В 2017 году в Nature Medicine вышла статья, в которой говорилось, что человеческие гены сложно исправлять с помощью CRISPR/Cas. Авторы статьи опирались на результаты компьютерного моделирования, но вскоре стали появляться экспериментальные работы, которые описывали лишние мутации в настоящих эмбрионах, отредактированных CRISPR/Cas. Так, год назад мы писали об одном исследовании, опубликованном в Nature Biotechnology: в нём говорилось, что в человеческих и мышиных клетках, в которых поработал CRISPR/Cas, происходят внеплановые перестройки в ДНК.

Недавно на сайте bioRxiv появилось сразу три статьи на ту же тему – что CRISPR/Cas позволяет себе много лишнего. Во всех трёх случаях речь идёт о человеческих эмбрионах, возникших при оплодотворении в пробирке – они создавались именно для научных целей и не предназначались для пересадки женщинам. В первой статье сотрудники Института Фрэнсиса Крика описывают, как они редактировали ген POU5F1, участвующий в эмбриональном развитии. Всего эмбрионов было 18, и у 22% из них в ДНК рядом с редактируемым геном появились побочные изменения, не предусматривавшиеся экспериментом. Изменения в некоторых случаях оказывались довольно большие – из хромосомы могло исчезнуть около тысячи нуклеотидов.

В другом случае исследователи из Колумбийского университета пытались исправить у эмбриона мутацию в гене EYS, из-за которой впоследствии начинается пигментный ретинит, приводящий к слепоте (эмбрионы получались при оплодотворении сперматозоидами с мутантным EYS). У половины эмбрионов после редактирования CRISPR/Cas оказались утрачены большие сегменты на хромосоме рядом с геном EYS, а то и хромосома целиком.

Наконец, в третьей статье сотрудники Орегонского университета науки и здоровья пишут о побочных изменениях в ДНК у эмбрионов, которым пытались исправить мутацию в гене MYBPC3, приводящую к сердечным болезням. Это продолжение их экспериментов с человеческими эмбрионами и сердечной мутацией, о которых мы писали три года назад. Мутацию исправить удавалось, но попутно в хромосоме с геном MYBPC3 появлялись какие-то дефекты.

Не факт, что все эти хромосомные изменения могли бы привести к болезням или аномалиям развития. С другой стороны, тем девочкам, которых с помощью CRISPR/Cas попытались защитить от ВИЧ, могло повезти, и редактирующий аппарат сработал у них точно. Однако для того, что использовать CRISPR/Cas в медицинских целях, его, что называется, нужно доводить до ума. Нужно понять, в каких случаях он провоцирует те или иные побочные изменения в ДНК, с какой вероятность, и какие молекулярные механизмы тут задействованы.

И пусть он никогда не станет стопроцентно точным, всё же те родители, которым захочется избавить будущего ребёнка от нежелательной мутации, должны знать, с какой вероятностью они смогут получить здоровый эмбрион, не отягощённый побочными дефектами от генетической редактуры.

Источник

Предыдущая статья Июльские правила: что изменится в России в середине лета 2020 года
Следующая статья Генерала отправили в СИЗО за поборы с курсантов
сосновоборск новости, сосновоборск портал, портал красноярск, новости, видео, фото, городской портал сосновоборск сайт красноярский край работа портал недвижимость сосновоборск красноярск авто квартира https://sosnovoborsk.site сосновоборск сосновоборск красноярский сосновоборск красноярский край работа сосновоборск красноярский край недвижимость сосновоборск красноярский край объявления сосновоборск красноярский край квартира сосновоборск красноярский край новости сосновоборск красноярский край видео сосновоборск красноярский край сосновоборск наши новости