Фото: OHSU/Kristyna Wentz-Graff.
Одна из самых интересных научных новостей 2017 года: ученые впервые избавили эмбрион человека от гена, который вызывал тяжелое заболевание — гипертрофическую кардиомиопатию. Группой исследователей руководил биолог Шухрат Миталипов, родившийся в Казахстане и учившийся в Москве. «Медуза» опубликовала большое интервью с ученым, а я выбрал самые интересные фрагменты из него.
Чтобы скорректировать мутации, передающиеся из поколения в поколение, нужно было с самого начала искать доноров, которые были их носителями. Исследователи брали донора спермы — носителя мутации, но женщины в ходе эксперименты были здоровыми. То есть мутация шла только по мужской линии, и у эмбрионов был только один мутантный ген.
Группа Миталипова сконструировала CRISPR, чтобы редактор узнавал и надрезал только мутантный отцовский ген, а здоровая материнская копия этого гена оставалась в эмбрионе целой. До этого эксперимента мало кто знал, как эмбрион зашивает разорванный ген. Обычно чтобы зашить разорванную ДНК, клетка ищет матрицу, с которой можно было бы скопировать нормальный код. Эксперимент Миталипова показал, что матрицей стала как раз материнская копия гена. Наряду с зашиванием разорванного гена, эмбрионы заодно исправляли имеющуюся отцовскую мутацию. Не совсем подозревая вначале, ученые сделали большое открытие в области репарации генома.
В итоге исследователям удалось снизить вероятность передачи кардиомиопатии примерно в два раза. «Если мы пробовали на 10 эмбрионах, то где-то у 5 удавалось полностью исправлять мутацию, – говорит Шухрат Миталипов. – Еще 5 либо CRISPR не резал совсем, либо надрез восстанавливался с ошибками. Но даже 50% успеха считается очень большим достижением. Обычно такое явление считалось редкостью, допускалось случайное восстановление не более, чем в одном проценте случаев. А а у нас иногда доходило до 70%».
Как это получилось? Дело в том, что система репарации в эмбрионах совершенно не такая, как во всех остальных клетках тела. Эмбрионы должны жестко следить за целостностью генома. По стандартной технологии, CRISPR добавляют на следующий день после оплодотворения. Миталипов с коллегами решили, что это слишком поздно – вероятно, мутантный ген уже успевает к этому времени делиться и распространяться. Поэтому ученые решили инициировать CRISPR в момент искусственного оплодотворения, чтобы мутантный ген не успел размножиться.
Внедрению исследований в клиническую практику мешает то, что пока мало экспериментальных данных, мало лабораторий, которые работают над репарацией мутаций в эмбрионах. Основное, что мешает и замедляет прогресс — множество запретов на работу с эмбрионами, яйцеклетками и сперматозоидами. Много этических проблем, много проблем с финансированием. «Например, в США нельзя использовать государственное финансирование для таких экспериментов — я должен искать частных меценатов для моих экспериментов», объясняет Миталипов.
СМИ часто неверно понимают принцип работы CRISPR и пишут, что он сам что-то редактирует. «На самом деле он просто делает надрез в геноме в нужном месте, а репарирование происходит самой клеткой, – говорит ученый. – Как именно это происходит мы до сих пор точно не знаем. Понять этот механизм очень важно, чтобы ученые могли бы его использовать для своих целей».