(Medical Xpress) – Ученые использовали инструмент генной терапии, который действует как интеллектуальные молекулярные ножницы, чтобы исправить дефект ключевого гена у мышей с гемофилией B, заболеванием, которое может привести к неконтролируемому кровотечению. Вмешательство улучшило животных ?? свертываемость крови настолько, что их тяжелое заболевание перешло в легкую форму.
Гемофилия B поражает около 3000 мужчин и мальчиков в Соединенных Штатах. Люди с гемофилией могут испытывать неконтролируемое кровотечение, в том числе спонтанное и опасное для жизни кровотечение в суставы или центральную нервную систему. В тяжелых случаях пациенты должны подвергнуться инфузии фактора свертывания крови в течение всей жизни, чтобы остановить кровотечение.
Люди уже показали, что вы можете редактировать геном подобного рода, но только в тех клетках, которые вы можете извлечь, обработать в лаборатории и вернуть пациенту," сказал
Кэтрин А. Высокий.
Заболевание вызывается дефектами фактора свертывания крови, называемого фактором IX. Устранение дефекта гена может устранить болезнь. Одна из возможных стратегий генной терапии – использовать молекулярные инструменты, называемые нуклеазами цинковых пальцев, которые позволяют ученым выявлять и исправлять определенные дефекты ДНК. До сих пор этот подход успешно использовался только для редактирования генов в изолированных клетках, но теперь, что может быть значительным достижением в исследованиях генной терапии, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Кэтрин А. Высокий сломал этот барьер. Работа ее коллектива опубликована в номере журнала Nature от 26 июня 2011 г.
Цинковые пальцы являются естественной частью генетического механизма в организмах от дрожжей до людей, и каждый из них похож на пальцеобразную структуру, соединяющуюся с определенной последовательностью ДНК. Связывая эти ДНК-связывающие молекулы с ферментами, отрезающими ДНК, называемыми нуклеазами, ученые создали молекулярные ножницы, которые могут быть нацелены на определенные части генома.
Подход цинкового пальца более точен, чем обычная генная терапия, при которой целые гены вводятся в клетки, чтобы противодействовать действию мутировавших генов. Когда эти гены вставляются в геном клетки, никто не догадывается, где они окажутся. ?? Существует некоторая возможность интеграции донорской ДНК в нежелательные участки, которые могут, например, способствовать образованию опухоли, ?? говорит Хай, объясняя один риск традиционной генной терапии. ?? Если бы вы могли редактировать геном, вы могли бы получить исправление для конкретного сайта.??
В лабораторных клеточных культурах нуклеазы с цинковыми пальцами могут быть нацелены на конкретный участок генома и разрезать двухцепочечную ДНК за два. Чувствуя разрыв, клетка спешит восстановить разрыв, часто копируя близлежащую гомологичную ДНК. Ученые пользуются этой тенденцией, вводя вместе с молекулярными ножницами цепочку безупречной ДНК, предназначенную для исправления мутировавшего гена. Если все идет хорошо, собственные белки репарации ДНК клетки копируют безупречную нить в клеточную ДНК, и, вуаля, идеальный ген там, где когда-то жил сломанный.
«Люди уже показали, что вы можете редактировать геном подобного рода, но только в тех клетках, которые вы можете извлечь, обработать в лаборатории и вернуть пациенту», – сказал Хай, чья лаборатория находится в Детской больнице Филадельфии. В новой работе команда Хай восстановила дефектный ген, ответственный за гемофилию у живых мышей, и коррекция сохранялась в новых клетках, когда обработанные клетки делились.
По словам Хай, ключом к выполнению этой работы было использование аденоассоциированного вируса для переноса цепи ДНК и нуклеазы цинкового пальца в печень мыши. Этот вирус, созданный из природного парвовируса, попадает прямо в печень при внутривенном введении. Печень является основным источником факторов свертывания крови, отсутствующих при гемофилии.
Для использования в генной терапии нуклеазы типа «цинковые пальцы» должны быть специально нацелены на дефектный сегмент ДНК. Работая с сотрудниками Sangamo BioSciences, Хай протестировал ряд нуклеаз цинковых пальцев, которые калифорнийская компания разработала для воздействия на различные части гена, кодирующего фактор IX, фактор свертывания крови, который не работает у пациентов с гемофилией B.
По счастливой случайности нуклеаза из цинкового пальца, которая наиболее эффективно отщепляла ДНК фактора IX, была той, которая позволила ей одновременно воздействовать на все обычно мутировавшие сегменты гена. «Мы не знали, удастся ли из всех [нуклеаз с цинковыми пальцами], которые были разработаны, эта будет успешной», она сказала. ?? Это оказалось наиболее эффективным, что оказалось случайным.??
Когда мышей с тяжелой формой гемофилии B лечили нуклеазами цинкового пальца фактора IX, факторы свертывания крови в их крови повышались до уровня, который считается легким заболеванием. Большинство людей с гемофилией B имеют менее 1 процента нормальных факторов свертывания крови. Повышение фактора свертывания крови до 5 процентов от нормы превращает тяжелую гемофилию в легкую гемофилию. ?? Это не значит, что вы можете играть в футбол, но это значит, что вы можете играть в теннис, ?? Высокий сказал. ?? У этих мышей мы получили уровни от 3 до 7 процентов.??
«Думаю, у нас была пара ключей к успеху», она сказала. ?? Мы использовали высокоэффективный метод доставки в печень, а, во-вторых, использованные нами нуклеазы цинковых пальцев оказались очень эффективными.??
Хай говорит, что потребуется дальнейшая работа, чтобы превратить работу ее команды в лаборатории в безопасные и эффективные методы лечения пациентов, но новые результаты многообещают для будущего генной терапии.