Запліднену яйцеклітину можна забезпечити мутацією, яка повинна захищати від ВІЛ, проте ефективність такого захисту з молекулярно-генетичної точки зору поки що невелика.
Вірус імунодефіциту руйнує імунітет, проникаючи в Т-лімфоцити і розмножуючись у них. Щоб пробратися в імунну клітку, ВІЛ повинен зв'язатися з молекулою-рецептором, що сидить на клітинній мембрані. Очевидно, якщо рецепторний білок виглядатиме не так, як звично вірусу, то і зараження не відбудеться, і імунітет залишиться цілим.
Юн Фань (Yong Fan) і його колеги з Медичного університету Гуанчжоу спробували відредагувати людський ембріон так, що його клітини стали недоступні для ВІЛ. Відомо, що у багатьох людей з природною стійкістю до вірусу є мутація в гені CCR5, який кодує вищезгаданий рецептор. Ось цю мутацію дослідники і захотіли внести в ДНК ембріонів, скориставшись системою генетичного редагування CRISPR/Cas9.
Про CRISPR/Cas9 ми писали неодноразово, суть її зводиться до того, що вона дозволяє цілеспрямовано вносити зміни в будь-яку ділянку геному. На молекулярному рівні все відбувається так: спеціальний фермент розрізає ДНК там, куди його приведе пов'язана з ним молекула РНК. «Адресу» того гена, який потрібно відредагувати, ми записуємо в РНК-гіді; після того, як фермент- «редактор» вніс розрив, сюди приходять власне клітинні білки і розрив цей зачіпають - причому зачіпають вони його з помилками, тобто тут з'являються мутації, що роблять ген неактивним або марним. Метод запозичили у бактерій, які за допомогою CRISPR/Cas захищаються від вірусів: Cas9 - білок, що розрізає вірусну ДНК, а CRISPR - послідовність у бактеріальній хромосомі, на якій синтезуються РНК-гіди для виявлення вірусного геному. Необхідно додати, що різновидів CRISPR/Cas у бактерій існує кілька (Cas9 - тільки один з білків, який до неї входить), а після того, як в молекулярній біології зрозуміли її дослідницькі перспективи, до природних різновидів CRISPR/Cas додалося ще й безліч штучних, оптимізованих для виконання тих чи інших завдань.
Для експериментів зі створення стійких до ВІЛ ембріонів відібрали 213 яйцеклітин, які використовували для штучного (екстракорпорального) запліднення, але які виявилися в підсумку бракованими через те, що в результаті у них з'явилися неполадки в хромосомному наборі (тобто нормальний ембріон на якомусь етапі розвитку все одно б загинув). З цих 213 для дослідів з редагуванням геному підійшли тільки 26, і тільки в 4 з них, як пишуть автори роботи в Journal of Assisted Reproduction and Genetics, вдалося внести необхідну мутацію. Однак успіх все одно виявився в кращому випадку половинчастим. Ген CCR5, як і будь-який інший ген, існує в геномі як мінімум в двох копіях, на материнській хромосомі і на батьківській хромосомі, і ось на якихось хромосомах CCR5 залишався невідредагованим, або ж він опинявся з якимись іншими мутаціями, які не обов'язково створюють стійкість до ВІЛ.
Після гучної роботи з «редагування людини», про яку ми повідомляли рік тому, це поки що тільки друга стаття, де мова знову йде про людський ембріон. Весь минулий рік в науці кипіли пристрасті з приводу етичності подібних дослідів - в перспективі методи CRISPR/Cas дозволять не тільки позбавлятися від шкідливих мутацій, але і робити людину «під замовлення», і велика частина дискусій якраз була присвячена тому, що експерименти з людськими ембріонами (нехай навіть і з непридатними і отриманими в пробірці) потрібно якось оформити правовим чином. Однак, якщо судити з ефективності, з якою ми поки можемо здійснювати правку ембріонею ДНК, до створення генетично перепрограмованих людей нам ще далеченько.
Якщо повернутися до ВІЛ, то для боротьби з ним є й інший підхід: дати клітці саму систему CRISPR/Cas, заздалегідь запрограмовану на те, щоб знищувати вірусні гени. У статті, нещодавно опублікованій в Cell Reports, дослідники з Університету Макгілла пишуть, що Т-лімфоцити, яким ввели ДНК з інструкціями для синтезу і складання компонентів CRISPR/Cas, успішно чинили опір інфекції. (В даному випадку експериментували не з ембріоном, а з лабораторною культурою імунних клітин.) Правда, через деякий час вірусні частинки все-таки стали з'являтися з інфікованих Т-лімфоцитів, незважаючи на CRISPR/Cas, якій їх забезпечили. Схожа невдача трапилася і в експериментах Атце Даса (Atze Das) і його колег з Університету Амстердама. З одного боку, це можна пояснити здатністю вірусу стрімко мутувати, так що в результаті CRISPR/Cas перестає впізнавати мішень - тому що послідовність у вірусному геномі встигла досить змінитися. З іншого боку, сама по собі редагуюча система може спрацьовувати так, що вірус нічого не відчує: як ми говорили вище, результат всієї процедури тут - поява мутації, що відключає ген, і в разі ВІЛ таку мутацію внести може бути дуже непросто.
За матеріалами Nature News.