Учёные из UMass Medical School разработали стратегию редактирования и исправления особого типа генетической мутации, связанной с микродупликациями, с помощью CRISPR/Cas9 и редко используемого способа восстановления ДНК.
«Это что-то вроде кнопки сброса», – говорит Скот Вульф (Scot A. Wolfe, PhD, профессор молекулярной, клеточной и раковой биологии). – «Нам не нужно добавлять какой-либо корректирующий генетический материал. Вместо этого клетка сшивает ДНК, исключая дупликацию. Это рациональный способ генной коррекции с потенциальным терапевтическим применением».
Микродупликации – это изменения в хромосомах, в которых маленькие сегменты ДНК копируются или дублируются. В определённых генах такие дупликации могут привести к так называемым «мутациям сдвига рамки считывания» (frameshift mutations), когда число добавленных нуклеотидов не делится на три. Это изменяет процесс формирования белка из гена, вызывая утрату его функционирования. Мутации сдвига рамки считывания, возникшие из-за микродупликаций, вызывают целых 143 разных заболевания, включая конечностно-поясную мышечную дистрофию, синдром Германски-Пудлака, синдром Тея-Сакса.
Доктор Вульф, один из исследователей в этой работе, является экспертом по CRISPR/Cas9 и другим программируемым нуклеазным методам генетического редактирования. Большинство этих техник требуют два действия – разрыва цепей ДНК в дефектном гене и введения корректирующего генетического материала. Новая последовательность вставляется в разрыв и восстанавливается с помощью врождённого механизма репарации ДНК, найденного в клетках и известного как homology-directed repair pathway (не знаю точный перевод. Вероятно: гомологичный прямой путь репарации. Далее по тексту использую эту формулировку). Несмотря на свою перспективность с терапевтической точки зрения, такой способ редактирования генов может быть неэффективным и вызывать некоторые другие технические проблемы.
Вульф и его коллега Чарльз Эмерсон Младший (Charles P. Emerson Jr., PhD, профессор неврологии, директор в Wellstone Muscular Dystrophy Center при UMass Medical School, эксперт по развитию скелетных мышц и по мышечным дистрофиям) полагали, что должен быть более удобный способ для исправления заболеваний, вызываемых микродупликациями. Они пришли к выводу, что если бы путь микрогомологичного соединения концов (microhomology-mediated end joining pathway, MMEJ) можно было эффективно использовать вместо гомологичной прямой репарации (homology-directed repair pathway), то с помощью этого метода можно было бы удалить дублирующую последовательность и восстановить работающую последовательность гена. Менее эффективный и более редкий по сравнению с другими клеточными восстанавливающими механизмами метод MMEJ часто приводит к делециям с обеих сторон разрыва и отвечает за выполнение небольшого процента восстановления ДНК – менее 10% по некоторым оценкам.
Для оценки реальности использования такого подхода для генетического редактирования у доктора Эмерсона была многообещающая мишень – конечностно-поясная мышечная дистрофия 2G (КПМД 2G), вызываемая микродупликацией в гене TCAP. В лабораториях Эмерсона и Вульфа плюрипотентные стволовые клетки, полученные от пациента с КПМД 2G, обрабатывались нуклеазой Strepetococcus pyogenesCas9 (SpCas9), нацеленной на разрыв ДНК около центра микродупликации в гене TCAP. Как и предсказывали учёные, восстановительный механизм MMEJ удалил одну копию микродупликации и сшил вместе нити ДНК с потрясающе высокой эффективностью, исключив мутационный генетический материал и восстановив ген для формирования нормально работающего белка TCAP.
Дополнительная информация
- Название КПМД 2G по новой классификации – КПМД Р7 телетонин-связанная (LGMD R7 telethonin-related), см. страницу о типах КПМД.
- КПМД 2G и ген TCAP в справочнике OMIM.
«Простота и эффективность генетического редактирования микродупликаций в гене TCAP были очень волнующим моментом в открытии и предоставили уникальную возможность разработки терапии для КПМД 2G, которая на данный момент неизлечима, что и стало нашей непосредственной целью», – говорит Эмерсон.
Сколько заболеваний, вызванных микродупликациями, могут быть вылечены с помощью нуклеазного генетического редактирования MMEJ?
В сотрудничестве с Кристианом Мюллером (Christian Mueller, PhD, доцент педиатрии), команда продемонстрировала, что могут быть исправлены в клетках пациента микродупликации в гене HPS1, ассоциированном с синдромом Германски-Пудлака типа 1. Оливер Кинг (Oliver King, PhD, доцент неврологии) разработал вычислительные инструменты для поиска в базах данных по геному человека и выявил 143 заболевания, ассоциированных с микродупликациями, которые могли бы быть вылечены с помощью метода Cas9-MMEJ.
«С этой скромной отправной точки мы полагаем, что простота, надёжность и эффективность терапевтической стратегии, основанной на MMEJ, позволит разработать нуклеазные генно-корректирующие терапии для многих на данный момент неизлечимых заболеваний», – говорит Вульф.
Источник
Novel strategy hits ‘reset button’ for disease-causing genetic duplications
Внимание
Для сайта я подбираю материалы из различных источников, которые стараюсь максимально проверить на достоверность и научную значимость. Ссылки на источники размещаю в скобках после абзацев или в конце страницы/записи. Однако приведенную информацию нельзя рассматривать как абсолютно достоверный медицинский источник. Обязательно консультируйтесь со специалистами. Англо/франкоязычные тексты перевожу я сама. Я не врач. Если Вы нашли ошибку, неточность или хотите дополнить информацию, пожалуйста, напишите мне на электронную почту lgmd.ru@yandex.ru.
При использовании материалов сайта lgmd.ru обязательно указывайте активную ссылку на источник – сайт lgmd.ru.
Добавить комментарий