Исследование показывает перспективность лечения генетических заболеваний у млекопитающих во время внутриутробного развития плода в первые три месяца беременности.
A генетический расстройство - это состояние или заболевание, которое вызвано аномальными изменениями или мутациями ДНК человека в гене. Наш ДНК предоставляет необходимый код для создания белков, которые затем выполняют большинство функций в нашем организме. Даже если одна часть нашей ДНК каким-то образом изменится, связанный с ней белок больше не сможет выполнять свою нормальную функцию. В зависимости от того, где происходит это изменение, оно может иметь незначительный эффект или не иметь никакого эффекта, или оно может настолько изменить клетки, что может привести к генетическому расстройству или заболеванию. Такие изменения вызваны ошибками репликации (дупликации) ДНК во время роста или факторами окружающей среды, образом жизни, курением и воздействием радиации. Такие расстройства передаются потомству и начинают возникать, когда ребенок развивается в матке матери, и поэтому называются «врожденными дефектами».
Врожденные дефекты могут быть незначительными или чрезвычайно серьезными и могут влиять на внешний вид, функцию органа и некоторые аспекты физического или умственного развития. Ежегодно рождаются миллионы детей с серьезными генетическими заболеваниями. Эти дефекты можно обнаружить во время беременности, поскольку они проявляются в течение первых трех месяцев беременности, когда органы еще только формируются. Метод, называемый амниоцентез, доступен для обнаружения генетических аномалий у плода путем анализа околоплодных вод, извлеченных из матки. Однако даже при амниоцентезе их лечение невозможно, так как нет возможности внести какие-либо коррекции до рождения ребенка. Некоторые из дефектов безвредны и не требуют вмешательства, но некоторые другие могут иметь серьезный характер и могут потребовать длительного лечения или даже привести к летальному исходу для младенца. Некоторые дефекты можно исправить вскоре после рождения ребенка, например, в течение недели, но в большинстве случаев лечить ребенка уже поздно.
Излечение генетического заболевания у будущего ребенка
Впервые революционная техника редактирования генов была использована для лечения «генетического заболевания» у мышей во время внутриутробного развития плода в матке в исследовании, проведенном учеными из Университета Карнеги-Меллона и Йельского университета. Хорошо известно, что во время раннего развития эмбриона (в течение первых трех месяцев беременности) существует множество стволовых клеток (недифференцированный тип клеток, который при созревании может стать любым типом клеток), которые быстро делятся. Это подходящий момент времени, когда генетическая мутация, если ее исправить, снизит влияние мутации на развитие от эмбриона к плоду. Есть вероятность, что тяжелое генетическое заболевание можно вылечить, и ребенок родится без непреднамеренных врожденных дефектов.
В этом исследовании, опубликованном в Природа связи исследователи использовали метод редактирования генов на основе пептидных нуклеиновых кислот. Этот метод ранее использовался для лечения бета-талассемии - генетического заболевания крови, при котором уровень гемоглобина (HB), продуцируемый в крови, значительно снижается, что затем влияет на нормальное снабжение кислородом различных частей тела, что приводит к серьезным аномальным последствиям. С помощью этого метода были созданы уникальные синтетические молекулы, называемые пептидными нуклеиновыми кислотами (ПНК) (состоящие из комбинации синтетического белкового каркаса с ДНК и РНК). Затем наночастицы использовали для транспортировки этих молекул ПНК вместе со «здоровой и нормальной» донорской ДНК к месту генетической мутации. Комплекс PNA и ДНК идентифицирует обозначенную мутацию в сайте, молекула PNA затем связывает и распаковывает двойную спираль мутированной или дефектной ДНК. Наконец, донорская ДНК связывается с мутировавшей ДНК и автоматизирует механизм исправления ошибки ДНК. Основное значение этого исследования заключается в том, что оно было проведено на плоде, поэтому исследователям пришлось использовать метод, аналогичный амниоцентезу, при котором они вставляли комплекс PNA в амниотический мешок (амниотическую жидкость) беременных мышей, плоды которых несли ген мутация, вызывающая бета-талассемию. После одной инъекции PNA исправилось 6 процентов мутаций. У этих мышей наблюдалось улучшение симптомов заболевания, то есть уровни гемоглобина были в пределах нормы, что можно было интерпретировать как «излечение» мышей от этого состояния. Они также показали повышенную выживаемость. Эта инъекция была в очень ограниченном диапазоне, но исследователи надеются, что можно будет достичь еще более высоких показателей успеха, если инъекции будут сделаны несколько раз.
Исследование актуально, потому что не было замечено никаких отклонений от цели, и была исправлена только желаемая ДНК. Хотя методы редактирования генов, такие как CRISPR / Cas9, проще использовать для исследовательских целей, они все еще вызывают споры, потому что они разрезают ДНК и выполняют внешние ошибки, поскольку они также повреждают нецелевую нормальную ДНК. Из-за этого ограничения они не идеально подходят для разработки методов лечения. Принимая во внимание этот фактор, метод, показанный в текущем исследовании, связывается только с целевой ДНК и восстанавливает ее, не допуская ошибок за пределами площадки. Это целевое качество делает его идеальным для терапевтических целей. Такой метод в его нынешней конструкции также потенциально может быть использован для «лечения» других состояний в будущем.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Ricciardi AS et al. 2018. Внутриутробная доставка наночастиц для сайт-специфичного редактирования генома. Природа связи. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
