Технология CRISPR/Cas9 — настоящий прорыв современной биотехнологии. Система, открытая около 30 лет назад у бактерий и архей, сейчас применяется по всему миру для редактирования генома. Такая система не могла не заинтересовать учёных, ведь если соединить белок Cas9 с определённой последовательностью РНК, можно точечно разрезать последовательность в необходимом месте. С помощью технологии CRISPR/Cas9 уже было проведено множество экспериментов, ведь в теории с её помощью можно лечить рак, генетические заболевания, которые ранее считались неизлечимыми, и мы уже видим результаты.
Ещё одной из мишеней для терапии CRISPR/Cas9 является вирус иммунодефицита человека, ВИЧ. Данный вирус относится к семейству так называемых ретровирусов, то есть он способен встраивать необходимые ему гены в человеческую ДНК: это гены белков вирусной оболочки, а также гены необходимых для существования вируса ферментов. Жизненный цикл начинается с инфицирования особых клеток иммунной системы, содержащих рецепторную молекулу CD4, поэтому и называющихся CD4+ клетками. Другое название этих клеток — Т-хелперы. Кроме Т-хелперов, могут поражаться и другие клетки, содержащие CD4, однако именно поражение Т-хелперов носит наиболее важный характер.
После проникновения вируса в клетку, его оболочка разбирается, начинается работа вирусных ферментов, которые отвечают за встраивание вирусных генов в ДНК. После этого происходит стандартное считывание информации с ДНК клетки-хозяина. К сожалению, сама клетка в данном случае бессильна и ничего не может поделать с ворвавшимся в её жизнь вирусом. Таким образом, она превращается в своеобразную фабрику по производству новых вирусных частиц. Особое значение на данном этапе имеют мутации, которые происходят довольно часто и делают частицы ВИЧ фактически неуловимыми для нашего иммунитета.
Современная терапия ВИЧ-инфекции называется антиретровирусной. Она заключается в замедлении, или ингибировании, всех этапов жизненного цикла вируса. Однако очень часто у пациентов развивается толерантность к проводимому лечению, некоторые препараты перестают на них действовать. Также из-за частых мутаций ВИЧ необходимо принимать несколько, как правило, 3-4 препарата сразу, ингибирующих разные стадии.
Учёные не могли не заинтересоваться терапией ВИЧ с помощью CRISPR/Cas9, ведь в теории это вполне возможно. Одна из групп исследователей использовала эту систему для удаления всего генома ВИЧ-1 (одного из типов вируса) в инфицированных CD4+ Т-клетках. Оценка последовательности генома ВИЧ-1 исключала повреждения генома хозяина, кроме того, не влияла на жизнеспособность клеток, их жизненный цикл и не влияла на процессы программируемой клеточной гибели (апоптоза).
Учёные предположили, что стратегия лечения ВИЧ-инфекции должна включать в себя методы, устраняющие вирусных геном из большинства поражённых клеток, при этом подход должен защищать клетки от возможного будущего заражения и никаким образом не вредить хозяину. Было обнаружено, что терапия CRISPR/Cas9 снижает вирусную репликацию, то есть копирование вирусной генетической информации, при заражении ВИЧ-1 в первичных культурах CD4+ Т-клеток. Также была подавлена репликация в мононуклеарных клетках периферической крови ex vivo.
Однако, несмотря на такие результаты, у технологии CRISPR/Cas9 в отношении терапии ВИЧ имеются определённые проблемы. Данные результаты не были получены непосредственно в опыте на живом человеке. Надежду даёт уже успешно проведённая терапия различных наследственных заболеваний. Но зачастую для изменения одного участка генома требуется очень много ресурсов, при этом не все участки генома удаётся исправить. Кроме того, существуют участки ДНК, похожие на ту последовательность, которую нам нужно поправить, и тогда мы можем затронуть тот ген, который даже не хотели менять. Это, пожалуй, не самая большая проблема, потому что при адекватном подборе последовательности и правильном проведении всех операций во время эксперимента возможно снизить вероятность ошибки до нуля.
Самая большая проблема, пожалуй, транспортировка. То есть нам необходимо вылечить все заражённые клетки, количество которых может зашкаливать. В данном случае можно использовать клетки костного мозга, как делают в случае с заболеваниями крови, использовать наночастицы или "полезные" вирусы, которые будут встраивать в нас нужные нам гены. Как видно, все эти проблемы решаемы, однако не стоит ожидать от технологии невероятных скачков. Мы движимся в очень хорошем темпе к решению наших проблем, но чудодейственное лекарство вряд ли через неделю появится в свободном доступе.