Молекулярний інструмент, що дозволяє редагувати гени прямо в живій клітці, допоможе створити свиню, чиї органи будуть придатні для пересадки людині.
Близьке споріднення свині і людини - один з найвідоміших і найстійкіших міфів, що належать до біології. Те, що це не так, можна переконатися, порівнявши гени свинячі і людські, заодно додавши до них геном якоїсь людиноподібної мавпи. Такий аналіз ще раз підтвердить, що наші найближчі еволюційні родичі - шимпанзе і горила, але ніяк не свиня. Сам міф зобов'язаний своїм походженням розповідям про пересадки органів від свині людині, проте тут, очевидно, спрацював ефект зіпсованого телефону.
Подробиці можна прочитати в спеціальній статті порталу АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ, тут же скажемо, що органи свині підходять нам за розміром і деякими фізіологічними характеристиками, але якщо ось так взяти і трансплантувати людині щось свиняче, то такий орган довго не проживе - його вб'є потужна імунна реакція, яка виникне якраз через еволюційно-генетичну невідповідність між твариною-донором і людиною-реципієнтом, і поки що далі пересадки свинячого серцевого клапана справа не йде. Очевидно, пересаджений клапан перетворився на «органи», а з «органів» зросла «генетична близькість».
При всьому при тому свині могли б стати прекрасним джерелом донорських органів. З еволюційно-генетичної точки зору, повторимо, тут було б краще використовувати шимпанзе, однак свині, по-перше, набагато краще вивчені і давно утримуються - і успішно розмножуються - в неволі, їх вартість набагато менше вартості мавпи, їх органи, як було сказано, за розмірами схожі на людські. Нарешті, вбивство свиней давно стало звичною справою, тоді як вирощування на органи людиноподібного шимпанзе може порушити обурення небайдужої громадськості.
Зараз робляться спроби створити генетично модифікованих тварин, чиї тканини не викликали б сильного імунного відторгнення. Однак свинячі клітини таять у собі ще одну небезпеку: у їх геномі міститься багато копій ендогенного ретровірусу свиней (PERV), який здатний виробляти нові вірусні частинки, здатні заразити людські тканини. Потенційно небезпечна вірусна ДНК розсіяна в геномі свині по 62 областях-сайтах, і виникає питання, чи можна тут в принципі позбутися небезпечного генетичного вантажу.
Дослідники з Гарварду стверджують, що можна, якщо скористатися для цього ДНК-редагуючим інструментом під назвою CRISPR. Спочатку CRISPR-систему виявили в бактеріях як форму противірусного захисту: у певному місці в геномі бактерії зберігаються фрагменти вірусних генів (ці ділянки геному якраз і називаються CRISPR, що в розшифровці і перекладі означає «короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами»), з них зчитується РНК-копія, яку підхоплює спеціальний білок. За допомогою РНК він перевіряє незнайому ДНК, яка потрапила в клітку, на предмет її вірусності, і, якщо підозри виправдалися, така ДНК інактивується. Особливість системи в тому, що перевіряючий білок програмується на суворе впізнавання певної небезпечної послідовності.
У якийсь момент біологам прийшла в голову ідея, що систему CRISPR можна давати якісь інші, сформульовані нами інструкції і використовувати її в тварин і людських клітинах. Наприклад, ми запрограмуємо пошуковий білок на якийсь пошкоджений, мутантний шматок в людському гені, після чого запустимо всю молекулярну машину в нейрон, або в клітку печінки, або в зародок. Модифікована система знайде потрібну ділянку в ДНК і виріже її, а утворився пролом можна залатати виправленою, здоровою послідовністю. Якщо зробити так з одноклітинним зародком, то всі клітини організму, який з нього вийде, будуть вже без мутації. Ідея біотехнологам сподобалася, і зараз CRISPR-тематика переживає справжній бум - молекулярний апарат CRISPR вивчають, намагаються вдосконалити, модифікувати, пристосувати для вирішення самих завдань.
Щоб таким способом можна було вичистити з ДНК свині вірусні послідовності, потрібно створити таку інструктуючу молекулу РНК, яка призвели б пошуковий білок до всіх 62 вірусних сайтів. Джорджу Черчу (George Church) і його колегам це цілком вдалося: у статті в Science вони пишуть, що їх CRISPR-система, впроваджені в клітини нирки свині, стерла всі гени ендогенного ретровірусу. У результаті ймовірність того, що свинячі клітини (які цілком зберегли життєздатність, незважаючи на масштабну молекулярно-генетичну операцію) заразять клітини людини, впала в 1000 разів. Ядра з клітин, з яких видалили вірусні послідовності, ввели в клітини ембріона, але експеримент ще не закінчений, так що автори роботи поки не готові стверджувати, що їм вдалося отримати тварину без небезпечного генетичного сміття.
Вірус PERV - не єдина причина (і, на думку деяких трансплантологів, не настільки небезпечна), через яку ми не можемо пересаджувати органи свині людям; адже є ще цілий ряд білків, що викликають сильне обурення людської імунної системи. Однак що нам заважає, після такого успіху, використовувати CRISPR-редактуру і на таких імунно-небезпечних генах? Потрібно лише, щоб після їх вимикання орган не втратив своєї функціональності. Самі дослідники планують далі рухатися в тому ж напрямку, і в 2016 році вони хочуть отримати вже такий свинячий ембріон, який не тільки буде позбавлений від вірусу, але і виявиться більш-менш терпимим для імунітету людини.
За матеріалами Science.