За допомогою методу генетичної модифікації CRISPR вдалося загальмувати загибель фоторецепторів у сітківці біля мишей.
Метод редагування геному під назвою CRISPR (або CRISPR/Cas) в останні два роки став однією з найбільш обговорюваних тем у науці. Його в прямому сенсі запозичили у бактерій: у своєму природному вигляді механізм CRISPR/Cas служить для руйнування вірусної ДНК в бактеріальній клітці.
Щоб відрізнити вірусну послідовність від власної, бактерії користуються досить хитромудрим молекулярним вивертом, який молекулярні біологи якраз вирішили використовувати в своїх цілях. Суть молекулярно-генетичного методу CRISPR в тому, що, використовуючи ферменти бактеріального противірусного захисту, в геном різних клітин можна вносити дуже точні зміни. Як виявилося, це можна зробити навіть для людського ембріона (з приводу чого весь минулий рік у науковому світі вирували бурхливі етичні дискусії). Етика етикою, однак не варто скидати з рахунків, що з медичної точки зору CRISPR-редагування виглядає дуже і дуже перспективним, адже з його допомогою можна виправляти мутували гени, запобігаючи тим самим розвитку небезпечних хвороб.
Як це працює, можна проілюструвати на прикладі експериментів Ананда Сварупа (Anand Swaroop) і його колег з Національного інституту ока. Дослідники зуміли зупинити дегенерацію сітківки у мишей, змусивши за допомогою CRISPR замовкнути один з генів, що регулюють розвиток фоторецепторів - паличок і колбочок. Як ми знаємо, палички і колбочки перетворюють світло на нейронні імпульси: колбочки відповідають за кольоровий зір і працюють на яскравому світлі; палички, навпаки, допомагають нам бачити, коли світла мало, крім того, вони живлять і підтримують колбочки. Від мутацій частіше страждають палички, але через гнучкі палички починають гинути і колбочки. У результаті розвивається пігментний ретиніт - спадкове дегенеративне захворювання, що закінчується повною сліпотою.
Рішення ніби напрошується само собою: якщо у нас є метод, що дозволяє редагувати гени, то чому б не виправити мутації в паличках? Так намагалися робити, проте навіть у одного і того ж індивідуума шкідливі мутації в паличках виявляються досить різноманітними, а виправити їх відразу все майже неможливо. Але є обхідний шлях: у статті в Nature Communications йдеться, що поганий вплив різноманітних генетичних дефектів можна подолати, якщо відключити у паличок всього один ген - Nrl. Цей ген кодує один з безлічі транскрипційних факторів - так називаються білки, які пов'язуються з тими чи іншими послідовностями ДНК і таким чином впливають на активність генів.
І колбочки, і палички під час розвитку сітківки виходять від одних і тих же клітин-попередників, і від гена Nrl залежить, хто буде паличкою, а хто - колбочкою. Мало того, зрілим паличкам ген Nrl потрібен для того, щоб зберігати свою «паличковість». Якщо ген Nrl замовкає, паличка починає походити на колбочку - але притому, як було сказано вище, негативні мутації в палочках втрачають силу, і в підсумку і палички (хоча і схожі на колбочки), і самі колбочки залишаються на місці і продовжують працювати.
Автори роботи використовували редагування генома за методом CRISPR якраз для того, щоб відключити в паличках ген Nrl. Експерименти ставили з мишами, генетично схильними до дегенеративних розладів сітківки. Молекулярні машини системи генетичного редагування тваринам вводили за допомогою спеціального вірусу-носильника (звичайний у таких випадках прийом) - вірус провозив редагуючі молекули прямо в клітини сітківки.
Все сталося так, як і очікувалося: палочки з відключеним Nrl стали схожі на колбочки, при цьому самі вони переставали відчувати світло, але зате залишалися в живих і продовжували підтримувати і живити колбочки. У літніх мишей ефект виявився слабшим, але так чи інакше, у всіх піддослідних тварин дегенерація сітківки, якщо не зупинилася, то хоча б помітно сповільнилася. Поки що невідомо, чи є тут якісь негативні побічні ефекти, але якщо їх не знайдуть в експериментах на тваринах, ніщо не поміщає почати клінічні дослідження з хворими, які страждають від прогресуючої сліпоти.