Ученые научились «отключать» лишнюю хромосому, вызывающую синдром Дауна. Открытие подтверждает смелую гипотезу о том, что генетический дефект, являющийся причиной синдрома Дауна, может быть подавлен на клеточном уровне.
В лабораторных условиях в ходе эксперимента на стволовых клетках, взятых у пациента, страдающего синдромом Дауна, ученым из Массачусетского медицинского университета под руководством профессора клеточной биологии Джин Лоуренс удалось подавить активность лишней третьей копии 21-й хромосомы с помощью гена РНК известного как XIST, или большой ген XIST (его экспрессия была подтверждена исключительно в женских клетках). Этот ген отвечает за подавление одной из двух Х-хромосом, содержащихся в клетках млекопитающих женского пола.
Как известно, в норме люди рождаются с набором хромосом, состоящим из 23 пар, включающих две половые хромосомы — всего 46 хромосом в каждой клетке. Люди с синдромом Дауна, имеют три (вместо двух) хромосом 21, и эта так называемая «трисомия 21» является причиной серьезных когнитивных расстройств, раннего наступления синдрома Альцгеймера, высокого риска детской лейкемии, порока сердца, а также нарушений работы иммунной и эндокринной систем организма.
Помимо этого, для людей, страдающих синдромом Дауна, характерны определенные внешние особенности.
До нынешнего момента врачам удавалось в лабораторных условиях выполнять коррекцию лишь какого-то одного гена. Что же касается перспектив генетической коррекции целой хромосомы в трисомических клетках — то есть сотен генов, — это было за гранью возможного.
Естественная функция гена XIST, локализованного в Х-хромосоме — подавлять одну из двух Х-хромосом в женских клетках, делая экспрессию локализованных в Х-хромосоме генов сходной с экспрессией этих генов у мужчин, которые имеют только одну Х-хромосому. Этот ген производится на самой ранней стадии развития в одной из женских Х-хромосом, и затем «окрашивает» Х-хромосому и модифицирует ее структуру таким образом, что ее ДНК затем способна дать толчок к производству белков и других важных для организма компонентов.
И это делает большинство генов лишней хромосомы неактивными. Ученым пришла в голову идея использовать силу этого гена для дезактивации цепочки генов лишней копии 21 хромосомы. Использовать плюрипотентные стволовые клетки, взятые из фибробласта пациента, ученые решили из-за их способности формировать практически любые клетки организма.
С помощью новой, специально разработанной компанией Sangamo BioSciences, Inc., технологии на основе цинк-пальцевой нуклеазы, ученым удалось внедрить большой XIST-ген в хромосому, в результате чего все гены этой хромосомы были дезактивированы. Это позволило вернуть генетическую экспрессию на уровень, максимально близкий к нормальному и подавить лишнюю копию хромосомы.
Вдохновленные своим открытием и удачно проведенным экспериментом, ученые рассчитывают на то, что в ближайшем будущем им удастся провести полногеномный анализ путей возникновения патологий на клеточном уровне — цель, казавшаяся недостижимой еще вчера. Такой анализ сможет не только дополнить, а, возможно, и изменить представление ученых о синдроме Дауна, но и создать вполне эффективную терапию этого генетического расстройства.
