Биолог рассказал о перспективах системы редактирования генома человека
Технология редактирования генов CRISPR/Cas9 несложна, при этом важно убедиться в ее безопасности для человека, но в перспективе она может исследования в науках о жизни, рассказал РИА Новости доктор биологических наук, профессор Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и американского университета Ратгерс Константин Северинов.
Ранее СМИ сообщили, что впервые удалось отредактировать геном человека при помощи технологии CRISPR/Cas9, позволяющей вырезать определенные участки ДНК, которые определяют предрасположенность организма к определенным заболеваниям. Группа китайских ученых ввела клетки с отредактированным при помощи CRISPR/Cas9 геномом в тело пациента, страдающего неизлечимым раком легких.
Как рассказал Северинов, технология CRISPR/Cas9 совсем новая, практическое применение ее для геномного редактирования началось в 2013 году. Саму систему CRISPR/Cas открыли около 10 назад: с помощью таких систем бактерии борются с вирусами - это система бактериального иммунитета, которую ученые научились использовать во благо человека. Сам механизм действия CRISPR иммунитета заключается в том, что вирус, заражая бактерию, может оставлять небольшой кусочек своей ДНК в клеточной ДНК, и такая клетка становится фактически вакцинированной: используя имеющийся вирусной участок, как матрицу, система "примеряет" к различным участкам ДНК, находящимся в клетке, и при нахождении соответствующих участков - уничтожает их. То есть клетка, имеющая участок-"воспоминание" о вирусе, становится устойчивой в дальнейшем к таким же вирусам.
Эффективность и простота
"В принципе, эта технология эффективна, и применять ее несложно. Но есть только одна серьезная проблема: геном человека очень большой, гарантировать, что вы провели редактирование только в том месте, в котором нужно, а не сделали каких-то дополнительных изменений в других местах генома, очень сложно", - сказал Северинов.
Для наглядности он предложил представить, в скольких книгах разместится человеческий геном, состоящий из трех миллиардов "букв" ДНК.
"Представьте, что перед вами стоит задача найти одну-единственную опечатку-"мутацию" в этом книжном массиве, чтобы гарантированно исправить только ее, а не что-то другое. Это очень сложно. Поэтому нельзя гарантировать, что при редактировании целевых участков не происходит возникновение мутаций в других местах генома", - пояснил он.
Молекулярные "ножницы"
"Cas9 - это бактериальный белок, который связывает небольшой кусочек нуклеиновой кислоты вируса и после узнавания расщепляет соответствующую им ДНК. Выяснилось, что такой белок можно ввести в клетки млекопитающих, например человека, а вместо небольшого участка нуклеиновой кислоты, который в природных условиях происходит из вируса, можно брать любой другой фрагмент ДНК, и он будет наводить белок Cas9 (сам по себе белок Cas9 - это молекулярные "ножницы") на участок выбранный, фактически запрограммированный вами", - отметил Северинов.
По его словам, с помощью технологии CRISPR/Cas9 можно заставить белок Cas9 узнать фактически любое место генома и произвести в нем разрыв и затем "починить".
"Представьте, что в каком-то месте произошла мутация, изменение одного основания ДНК на другое и за счет которой возникло какое-то генетическое заболевание. Так вот, с помощью технологии CRISPR/Cas9 это измененное место можно узнать, а потом заменить его на правильное, то есть отредактировать геном", - сказал эксперт.
Практическое применение
"Китайские ученые взяли у нескольких пациентов, у которых был мелкоклеточный рак легких, иммунные клетки, и потом геном этих клеток в лаборатории был изменен с помощью технологии CRISPR/Cas9 так, чтобы сделать эти клетки более активными с точки зрения распознавания раковых клеток. Потом отредактированные клетки были размножены в лабораторных условиях. То, что началось сейчас, - это клинические испытания", - рассказал Северинов.
Он отметил, что теперь каждому пациенту по несколько раз будут вводиться его собственные отредактированные клетки, и в течение нескольких месяцев будут смотреть, не вредно ли это, ведь такие гиперактивированные иммунные клетки могут привести к нежелательным последствиям.
"Так что пока речь о лечении не идет, речь идет о клинических испытаниях. Пациенты не будут вылечены, сейчас просто проверяется, что им хуже не станет: испытания на безопасность. Аналогические клинические испытания скоро начнутся в Соединенных Штатах. Я думаю, что для некоторых видов рака, но далеко не для всех, технология будет работать. В пределах двух лет можно ждать опытов на волонтерах уже с лечением", - сообщил эксперт.
Перспективы в России
Северинов рассказал, что CRISPR/Cas технологии стремительно развиваются и коммерциализуются в США, Китая и странах Западной Европы. Количество ученых в России, которые занимаются подобными работами, очень невелико, а условия их работы несравнимы с условиями работы в развитых в научном отношении странах.
"Поэтому ни о каком лидерстве России или хотя бы заметной роли российских ученых, работающих внутри страны, в CRISPR-революции говорить не приходится, но какие-то исследования делаются сейчас, в частности у нас в Сколтехе. Надо понимать, что, в принципе, это простая технология, редактировать гены можно у себя "в гараже", нужно только знать, что и зачем ты делаешь. В недалеком будущем эта технология позволит очень демократизировать исследования в науках о жизни, сделает их более доступными", - подытожил он.
