Исследование демонстрирует технику редактирования генов для защиты потомков от наследственных заболеваний.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, впервые показано, что человеческий эмбрион можно скорректировать на очень ранней стадии эмбрионального развития с помощью метода редактирования генов (также называемого коррекцией генов) CRISPR. Исследование, проведенное в сотрудничестве между Институтом Салка, Университетом здравоохранения и науки штата Орегон в Портленде и Корейским институтом фундаментальных наук, показало, что исследователям удалось скорректировать патогенную генную мутацию, вызывающую заболевание сердца, в человеческом эмбрионе, чтобы устранить это заболевание у нынешнего и будущих поколений. Исследование предоставляет важные данные для предотвращения тысяч заболеваний, вызванных единичными/множественными мутациями только в одном гене.
Коррекция одного гена, связанного с заболеванием, до начала жизни
Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМ) — заболевание сердца, являющееся наиболее распространенной причиной внезапной остановки сердца, приводящей к смерти, и поражающее примерно 1 из 500 человек любого возраста и пола. Считается, что ГКМ — наиболее распространенное наследственное или генетическое заболевание сердца в мире. Оно вызвано доминантной мутацией в гене (MYBPC3), но наличие этого заболевания обнаруживается слишком поздно. Люди с мутантной копией этого гена имеют 50-процентный шанс передать его своим детям, и, таким образом, коррекция этой мутации в эмбрионах предотвратит заболевание не только у больных детей, но и у их будущих потомков. Используя методы ЭКО (экстракорпорального оплодотворения), исследователи ввели скорректированные компоненты гена в здоровые донорские яйцеклетки, оплодотворенные спермой донора. Их методология позволяет собственным механизмам восстановления ДНК донорских клеток корректировать мутацию во время следующего цикла клеточного деления. Мутация, по сути, корректируется с помощью искусственной последовательности ДНК или немутированной копии исходного гена MYBPC3 в качестве исходного шаблона.
Исследователи проанализировали все клетки ранних эмбрионов, чтобы оценить эффективность восстановления мутации. Хотя метод редактирования генов находится на очень предварительной стадии, он оказался безопасным, точным и эффективным. Короче говоря, «он работает». Исследователей удивило, что редактирование генов прошло очень успешно, и не было выявлено никаких побочных эффектов, таких как индукция обнаруживаемых внецелевых мутаций и/или нестабильность генома. Они разработали надежную стратегию для обеспечения стабильного восстановления во всех клетках эмбриона. Это новая стратегия, ранее не описанная, и эта технология успешно восстанавливает вызывающую заболевание единичную генную мутацию, используя уникальный механизм восстановления ДНК , характерный только для эмбрионов на очень ранней стадии зачатия.
Этические дебаты вокруг редактирования генов
Такие достижения в области технологий стволовых клеток и редактирования генов , хотя и находятся еще на начальной стадии развития, вселяют надежду на то, что миллионы людей, возможно, унаследуют мутации, вызывающие заболевания, благодаря демонстрации метода предотвращения и лечения ряда таких болезней. Потенциал этого исследования огромен и имеет большое значение; однако это этически спорная тема, и любые шаги в направлении подобных исследований должны предприниматься с осторожностью, с учетом всех необходимых этических норм. Другие препятствия для такого рода исследований включают отсутствие поддержки исследований эмбрионов и запрет любых клинических испытаний, связанных с генетической модификацией зародышевой линии (клеток, которые становятся сперматозоидами или яйцеклетками). Один из примеров, который исследователи категорически озвучили, — это тщательное избегание внесения непреднамеренных мутаций в зародышевую линию.
Авторы заявили, что их исследование полностью соответствует рекомендациям, изложенным в дорожной карте 2016 года « Редактирование генома человека : наука, этика и управление», подготовленной Национальной академией наук США.
Огромное влияние с возможностями
Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Nature, демонстрируют огромный потенциал редактирования генов в эмбрионах . Это первое и самое масштабное исследование в области редактирования генов . Однако эта область исследований сопряжена с необходимостью реалистичной оценки как преимуществ, так и рисков, а также постоянной оценки безопасности и эффективности процедуры в более широкой перспективе.
Это исследование окажет огромное влияние на поиск способов лечения тысяч заболеваний, вызванных мутациями в отдельных генах. В «очень отдаленном будущем» отредактированные эмбрионы можно будет пересаживать в матку с целью наступления беременности, и в ходе этого процесса можно будет проводить клинические испытания, отслеживая развитие эмбрионов до потомства. На данный момент это звучит невероятно, но именно это является долгосрочной целью данного исследования. Заложен фундамент, приблизивший ученых на один шаг к исключению наследственных генетических заболеваний из потомства человека.
Источник (ы)
Хонг М. и др. 2017. Коррекция патогенной генной мутации в эмбрионах человека. Nature . https://doi.org/10.1038/nature23305
