Технология CRISPR/Cas9 позволяет не только вырезать из ДНК участки, но и вставлять на их место новые последовательности нуклеотидов. Ученые используют искусственно модифицированные вирусы или плазмиды
[264], встраивая их в последовательность ДНК. Инициированный группой ученых Калифорнийского университета в Сан-Франциско проект ставит своей целью использовать технологию CRISPR/Cas9 для вырезания вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) из ДНК Т-лимфоцитов. При проникновении ВИЧ-инфекции в кровь вирус поражает Т-лимфоциты, играющие ключевую роль в поддержании иммунитета, внедряясь в структуру их ДНК. По мере совершенствования процедуры редактирования клеточного генома с использованием нуклеазы Cas9 исследователям уже удалось
[265] успешно отредактировать пораженные ВИЧ гены CXCR4 и PD-1 Т-лимфоцитов, заменив их донорскими генами, взятыми из здоровых клеток. Ранее для поддержания иммунитета ВИЧ-инфицированных пациентов использовались модифицированные стволовые клетки Т-лимфоцитов, взятые у здоровых доноров. Теперь случился настоящий прорыв – и исследователям впервые удалось удалить ВИЧ как таковой из уже инфицированных Т-клеток. Альтернативный метод генной терапии успешно апробирован
[266] в Филадельфии, где ученые научились подавлять распространение вируса в крови ВИЧ-инфицированных пациентов за счет удаления из геномной последовательности их Т-лимфоцитов белка CCR-5 – также методами генной терапии.
В марте 2015 года китайские ученые объявили
[267] об успешном применении технологии CRISPR/Cas9 для исправления гена, обусловливающего развитие β-талассемии, потенциально смертельного наследственного заболевания крови
[268], у нежизнеспособных человеческих эмбрионов. В ходе этого эксперимента 86 зиготам были сделаны инъекции, а спустя 48 часов были повторно замерены показатели их жизнеспособности. Этого было достаточно, чтобы система CRISPR/Cas9 заменила дефектную ДНК, чтобы нормальный код начал работать, а эмбрионы начали деление вплоть до размера в восемь клеток. Из 86 эмбрионов процедуру перенес 71, из них 54 были подвергнуты генетическому анализу. Оказалось, что правильные разрезы в ДНК были внесены только у 28 эмбрионов, а замена гена на нормальную копию прошла лишь в нескольких.
Результаты, подобные вышеописанному, не только поднимают фундаментальные вопросы этичности подобных исследований и делают технологию CRISPR уязвимой для критики, но и указывают на то, что генная инженерия все еще не является, строго говоря, точной наукой. Для реально успешного применения методов генной терапии вмешательство должно быть предельно избирательным и исключать всякую возможность ошибки и повреждения генома. В этом плане наиболее перспективной представляется самая последняя разработка генных инженеров – система TALEN (сокращение от «Transcription Activator like Effector Nucleases» – «эффекторные нуклеазы, подобные активаторам транскрипции»), позволяющая минимизировать нецелевое встраивание редактирующих белков в структуру ДНК, не нуждающихся в исправлении. Этот метод открывает перед учеными значительно большую свободу действий в плане синтеза белков, предназначенных для модификации ДНК, и гарантирует их избирательное и строго целевое воздействие на геном в долгосрочной перспективе.
Какая бы из технологий в итоге ни привела к долгожданному прорыву, к которому так стремятся ученые, методы генной инженерии в ближайшее десятилетие будут кардинально усовершенствованы и станут стандартным средством лечения наследственных, генетически обусловленных заболеваний и патологий. Нам больше не придется лечить симптоматические проявления болезней. Вместо этого мы будем устранять их на клеточном уровне.
Ближайшие перспективы применения генной терапии (2020–2030)
Начало практического применения генной терапии не за горами и сулит нам ошеломляющие и просто революционные перспективы. Разработки в этой области ведутся столь интенсивными темпами, что сообщения о новых достижениях и открытиях ученых появляются чуть ли не еженедельно. На момент публикации этой книги значительный прогресс был достигнут в области применения методов генной терапии для улучшения состояния пациентов или потенциально полного их излечения при следующих генетически обусловленных заболеваниях и расстройствах (перечислены лишь самые значимые достижения).
1. Слух: глухота, возрастная потеря слуха, тиннитус
[269], болезнь Меньера.
2. Зрение: врожденная и приобретенная слепота различной этиологии, включая амавроз Лебера, наследственную ретинопатию и хороиридеремию
[270].
3. Наследственные, генетические и аутоиммунные заболевания: нервно-мышечные и дисфункции, включая дистрофию мышц, боковой амиотрофический склероз, миастению тазового и плечевого мышечного пояса (вызывается пороком гена DOK 7), мышечную дистрофию Эмери – Дрейфуса, спинальную мышечную атрофию и миотубулярную миопатию, а также прогрессирующие возрастные неврологические заболевания, включая болезни Паркинсона, Альцгеймера и атаксию Фридрейха. Даже депрессия, оказывается, поддается лечению посредством восполнения дефицита белка p11 в тканях головного мозга.
4. Онкологические и гематологические заболевания: лейкемия, острый миелоидный лейкоз, глиома, рак поджелудочной железы, рак печени, гемофилия, серповидноклеточная анемия.
5. ВИЧ/СПИД: исследования показали, что удаление генов белка-рецептора CCR-5 из структуры ДНК лейкоцитов приводит к выработке у пациентов устойчивого иммунитета к ВИЧ-инфекции.
