Маніпуляції з генами в стовбурових клітинах забезпечили нормальним гемоглобіном двох хворих з генетичними захворюваннями крові.
Метод генетичного редагування CRISPR/Cas бере нові висоти: дві біомедичні компанії, CRISPR Therapeutic і Vertex Pharmaceuticals, оголосили про успіх у клінічних випробуваннях, в яких за допомогою CRISPR/Cas намагалися позбавити людей від бета-таласемії і серповидноклітинної анемії - генетичних захворювань, що виникають через мутацію в генах білків глобінів.
Про метод CRISPR ми писали неодноразово, це одна з найпопулярніших тем у сучасній біотехнології. У самих загальних рисах його суть така: за допомогою модифікованих бактеріальних ферментів ДНК розрізають у строго визначеному місці, після чого сама клітина зашиває розріз відповідно до шаблону, який в неї вводять разом з розрізаючим ферментом. Який шаблон ми дамо клітині, так і буде виглядати змінена ділянка генома. Метод виявився дуже точним і порівняно простим - порівняно з іншими способами генетичного редагування. І хоча час від часу до точності CRISPR виникають питання (не завжди, втім, виправдані), метод постійно вдосконалюється, і зараз з CRISPR/Cas пов'язано багато надій в тому сенсі, що він дозволить швидко і просто позбавляти нас від небезпечних мутацій.
У клінічному експерименті біля хворого на бета-таласемію брали стовбурові клітини крові, за допомогою CRISPR/Cas виводили з ладу якийсь ген під назвою BCL11A, і потім клітини з відредагованим геномом вводили назад хворим. У чому був сенс цих процедур? Всі знають, що кисень у крові пов'язує білок гемоглобін. Але сам гемоглобін складається з чотирьох окремих білків - двох альфа-глобінів і двох бета-глобинів. Альфа- і бета-глобіни закодовані в окремих генах. Бета-таласемія розвивається тоді, коли в ген бета-глобина потрапляє мутація, через яку синтез бета-глобина різко падає. Через те, що стає мало бета-глобина, стає мало і гемоглобіну. У деяких випадках люди з бета-таласемією виявляються стійкі до малярії, але в цілому нестача гемоглобіну ні до чого хорошого не призводить - адже це означає, що нікому нести кисень в тканини і органи. Хворим з особливо важкою формою таласемії допомагають тільки регулярні переливання крові.
Але причому тут ген BCL11A, який вимикали метолом генетичного редагування? Справа в тому, що крім звичайного гемоглобіну, у нас є гемоглобін, який синтезується тільки під час внутрішньоутробного розвитку. Коли людина з'являється на світ, «внутрішньоутробний» гемоглобін перестає синтезуватися, поступаючись місцем звичайному гемоглобіну. Але якщо звичайного не вистачає, його цілком може замінити «внутрішньоутробний», хоча вони за біохімічними характеристиками частково відрізняються. Плодний гемоглобін також складається з чотирьох білків - двох альфа-глобінів і двох гамма-глобінів. Потрібно тільки дозволити організму синтезувати гамма-глобін.
Ген BCL11A кодує білок, який забороняє синтез гамма-глобина і запускає синтез бета-глобина. Тому, якщо ми вимкнемо BCL11A, то тим самим запустимо синтез гамма-глобина. Але де саме його потрібно вимкнути? Адже не в нейронах же, не в м'язах і не епітеліальних клітинах. Еритроцити у нас в крові постійно оновлюються за рахунок спеціальних стовбурових клітин кісткового мозку. У цьому і був сенс генетичної терапії: відключаючи BCL11A в стовбурових клітинах, з яких утворюються еритроцити, ми тим самим забезпечуємо організм функціонуючим зародковим гемоглобіном - стовбурові клітини, повернувшись назад до хворого, будуть жити і виробляти нормальні еритроцити, що забезпечують тканини тіла киснем.
Як пише портал The Scientist, хворому на бета-таласемію генетичне редагування зі стовбуровими клітинами виконали минулої осені, і зараз він цілком обходиться без регулярних переливань крові, за рахунок яких він жив останні 16 років.
В іншої людини, яка брала участь в експерименті, була серповидноклітинна анемія, яка також розвивається через мутації в генах глобінів - в результаті гемоглобін змінює структуру і починає погано пов'язувати кисень. Еритроцити з неправильним гемоглобіном набувають серповидної форми і можуть прилипати один до одного, формуючи тромби в невеликих судинах. У цього хворого після генетичного редагування зникли всі характерні симптоми серповидноклітинної анемії, пов'язані з мікротромбами.
Перед тим, як ввести назад модифіковані стовбурові клітини, в обох учасників експерименту спеціальним препаратом прибирали всі стовбурові клітини з хвороботворними мутаціями, і єдині незначні побічні ефекти, що проявилися у пацієнтів, були пов'язані якраз з цим препаратом. Втім, поки що минуло ще не дуже багато часу, щоб щодо обох пацієнтів можна було остаточно заспокоїтися.
Зазвичай про медичне використання CRISPR говорять у зв'язку з редагуванням ембріонів, коли мають на увазі отримати організм, повністю, в кожній своїй клітці, позбавлений від непотрібної мутації. Але, як бачимо, навіть якщо не замахуватися на ембріони, цей метод генетичного редагування дозволяє отримати досить вражаючі результати. До речі, два роки тому ми писали про інший випадок, коли людину вдалося вилікувати від дуже важкого генетичного захворювання, відредагувавши ген у стовбурових клітинах, але тоді для редагування гена використовували інший підхід.