Наука и жизнь Как избавить эмбрион от вызывающего болезнь гена

11.01.18 13:05 ,

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».

Понравилась заметка? Получайте еженедельный дайджест наших лучших материалов: