Промяна на нашата ДНК: „Ерата на редактирането на човешки терапевтични гени настъпи“

Бележка на редактора: Тази история беше актуализирана, за да включва коментари от Дейвид Лиу във вторник в Life Itself, събитие за здраве и уелнес, представено в партньорство със CNN.



CNN

Когато популярната звезда на YouTube Адалия Роуз почина по-рано тази година, тя изглеждаше като болнава малка жена през 80-те. В действителност тя беше само на 15, жертва на прогерия, изключително рядко генетично заболяване, причинено от една мутация в една от 3-те милиарди базови двойки, които изграждат човешката ДНК. Напълно нормални по ум и дух, децата с прогерия остаряват с много бързи темпове, обикновено умиращи в юношеството.

Роуз е завладяла сърцата на своите над 3 милиона абонати в YouTube и 12 милиона абонати във Facebook с весело, положително отношение и хъс за живота. С помощта на майка си тя сподели подробностите за болезненото си и изтощително заболяване чрез оптимистични и очарователни видеоклипове, като същевременно остави много място за своите танцови движения и много уроци за грим.

“Изглеждам горещо!” каза тя на публиката си, като преметна русата си коса със сини връхчета на рамото си с усета на Лизо, преди да се успокои, за да обясни на зрителите си видовете лекарства, които приема и защо е загубила зрението на едното око.

Докато Роуз прекара краткия си живот, помагайки да разруши стигмата, свързана с опустошителна болест, генетикът Дейвид Лиу посвети кариерата си на разработване на начини за промяна на генетичния код, който отне живота му на толкова млада възраст.

„Това, че една-единствена правописна грешка в нейната ДНК сложи край на живота на Адалия толкова скоро, е загуба за всички нас“, каза Лиу, професор по химия и химическа биология и директор на Института за трансформативни технологии на Меркин в здравеопазването в Харвардския университет.

„Нямах възможност да се срещна с Адалия, преди тя да почина през януари. Но всеки пациент с прогерия, който срещнах, беше топъл, очарователен, артикулиран и дълбоко вдъхновяващ“, каза Лиу пред CNN.

В своята лаборатория в Харвард Лиу и неговият екип са изобретили нови начини за възстановяване на мутирали гени, които увреждат ДНК по-малко от предишните технологии. Една от основните иновации на неговата лаборатория е редактор на базата, инструмент, който може да коригира правописни грешки в четирите най-често срещани ДНК бази, каза Лиу пред публика в Life Itself, събитие за здраве и уелнес, представено в партньорство със CNN.

„Тези правописни грешки в нашето ДНК колективно са причинили хиляди нарушения, които засягат стотици милиони хора и техните семейства“, каза Лиу.

Тези четири ДНК бази – аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T) – образуват специфични двойки, за които винаги се приема, че съответстват една на друга: A с T и G с vs.

Миналата година Лиу и неговият екип използваха основен редактор, за да се справят с неправилно поставените гени на прогерия при мишки. Той се надява клиничните изпитвания за деца с прогерия да започнат в близко бъдеще.

Как можем да пренапишем генетичната си съдба?

„Основният редактор влиза в клетките на животното, търси грешката, която в прогерията е C на T, и променя T на C“, каза Лиу, който също е вицепрезидент на факултета в Broad Institute от MIT и Харвард, изследователски център за биомедицина и геномика в Кеймбридж, Масачузетс.

Освен това екипът на Лиу установи, че базовите редактори работят особено добре, ако „отрежете“ нередактираната верига на двойната спирала на ДНК, подмамвайки клетката да копира желаната редакция върху втората верига.

“И това е всичко. Никога не се връщаме към пациента – това е еднократно лечение, което завинаги фиксира мутацията, която причинява болестта”, каза Лиу.

Шест месеца след като обявиха успеха на прогерията, Лиу и учените от Детската изследователска болница Сейнт Джуд обявиха, че са използвали основни редактори, за да обърнат сърповидно-клетъчната болест при мишки.

„Ерата на редактирането на човешки терапевтични гени не просто идва. Вече е там“, каза Лиу пред публиката на Life Itself.

Учените модифицират гени, използвайки ензими, които са предназначени да се насочат към специфична ДНК последователност, изрязват виновния генетичен материал и вмъкват заместваща ДНК. В продължение на десетилетия обаче известните методи за модифициране на нашия генетичен код са тромави, често пропускат своя белег или отрязват твърде много или твърде малко генетичен материал.

Пристигането на системите CRISPR през 90-те години и по-специално на CRISPR-Cas-9 през 2013 г. предвещава нов, по-елегантен начин за редактиране на гени. CRISPR използва така наречената направляваща РНК, за да приведе ензима Cas-9 до по-прецизно място на ДНК веригата, за да направи разреза.

CRISPR-Cas9 еволюира в бактерии, за да разруши гените на инфекциозните вируси чрез срязване на двете ДНК вериги, по същество изключвайки гена, каза Лиу пред публиката.

След години на проверка, Американската администрация по храните и лекарствата одобри CRISPR-Cas-9 през 2021 г. за използване в клинични изпитвания при хора за сърповидно-клетъчна болест. В момента се провеждат и клинични изпитвания за тестване на безопасността на генното редактиране при кръвно заболяване, наречено бета-таласемия, конгенитална амавроза на лебер, която е форма на наследствена детска слепота, рак на кръвта, левкемия и лимфом, диабет тип 1 и ХИВ/СПИН, да назовем няколко.

През 2021 г. изследователите съобщиха, че са редактирали успешно рядко и болезнено състояние, наречено транстиретин амилоидоза, при шест души само с едно лечение. Това фатално заболяване кара протеин, наречен TTR, да се сгъва в бучки и да атакува сърцето и нервите. Проучването, публикувано през август, съобщава, че нивата на TTR при някои хора са паднали средно с 87% след лечение.

Изследовател извършва процес CRISPR-Cas-9 в Центъра за молекулярна медицина Макс-Делбрюк в Берлин.

Изрязването на двойна спирала за заглушаване на ген обаче не е решило проблема с много генетични заболявания, които изискват подобно на компютър решение за „търсене и замяна“, каза Луи пред публиката.

Откриването на основни редактори, способни да преобразуват една буква в друга, реши само част от този проблем. Това, което беше необходимо, беше редактор, който може да прави по-големи и по-сложни редакции на ДНК, които основните редактори не могат.

Влезте в следващото поколение: Core Edition.

„Аналогията, която обичам да използвам, е, че оригиналният CRISPR-Cas_9 е като ножици, които прорязват ДНК. Основните редактори са като моливи, които прецизно коригират буквите, като ги заменят с една от четирите различни букви“, обясни Лиу, „И главните редактори са като молекулярни текстови процесори, които извършват реално търсене и подмяна на по-големи поредици.”

Само една трета от 75 000 известни “правописни грешки”, които причиняват генетични заболявания, могат да бъдат коригирани от масовите редактори, каза Лиу. „Но добавете нашия основен редактор и между тях те най-накрая могат да ни освободят от по-голямата част от правописните грешки в нашето ДНК“, каза той.

При тестове, използващи отгледани в лаборатория човешки клетки, екипът на Лиу използва майсторско редактиране, за да коригира гените, отговорни за болестта на Тей-Сакс, фатално неврологично разстройство, което атакува през първите няколко месеца от живота. Децата с Tay-Sachs обикновено умират няколко години след началото на симптомите.

„Трябва да се уверим, че всички тези различни технологии преминават през клинични изпитвания много внимателно“, добави Лиу. „Но ако се окажат безопасни и ефективни, тогава човек може да си представи лечение не само на редките правописни грешки, които причиняват сериозни генетични заболявания, но може би дори да лекуваме генетичните варианти, за които знаем, че допринасят за много ужасни заболявания като болестта на Алцхаймер или хиперхолестеролемия.

В публикация в блога от 2019 г. бившият директор на Националния здравен институт д-р Франсис Колинс нарече Master Editing „революционна“, казвайки, че Лиу и неговият екип са „използвали новата си система за вмъкване на нови ДНК сегменти с дължина до 44 букви и за изтриване на сегменти в с дължина най-малко 80 букви.

Въпреки това Колинс добави: „Не е ясно дали основното редактиране може да вмъкне или изтрие ДНК с размера на пълни гени – която може да съдържа до 2,4 милиона букви“.

Редактирането на гени няма да бъде решение за всички житейски болести, предупреди Лиу. Например инфекциите и раковите клетки са две области, които не са много подходящи за редактиране на гени, тъй като ще трябва да докоснете всяка клетка, за да спрете болестта.

“Но при много генетични заболявания често трябва да модифицираме само 20% или 30% от тъканите, за да спасим генетичното заболяване”, каза Лиу. “Това е, което видяхме при прогерия и сърповидно-клетъчна болест при мишки. Малко редактиране може да помогне много за спасяването на тези заболявания при животните, а ние също мислим за хората.”

корекция: По-ранна версия на тази история представи погрешно броя на базовите двойки, които съставляват човешката ДНК.

Актуализация: Тази история е актуализирана, за да отрази изявленията на Луи на събитието Life Itself и да изясни подробности от оригиналното издание.

.

Add Comment