При помощи редактирования генома ученым удалось добиться устойчивого контроля уровня фенилаланина у мышей, несущих мутацию, являющуюся причиной примерно половины случаев фенилкетонурии.
Фенилкетонурия (ФКУ) — редкое врожденное генетическое заболевание, при котором наблюдаются высокие концентрации аминокислоты фенилаланина в крови. Фенилаланин не производится организмом человека и является незаменимой аминокислотой, но в высоких концентрациях он приводит к интоксикации. При ФКУ невозможен нормальный метаболизм фенилаланина, то есть превращение его в тирозин. В результате активируются альтернативные пути метаболизма, при которых избыток фенилаланина метаболизируется в фенилкетоны трансаминазным путем, что приводит к образованию токсичных продуктов: фенилпирувата, фенилэтиламина, фенилацетата и других. Эти вещества токсичны для нервной системы, что в комплексе с дефицитом тирозина приводит к развитию умственной отсталости, психических расстройств и судорожных явлений. Лечение подразумевает соблюдение строгой диеты с ограниченным потреблением фенилаланина, что довольно сильно влияет на жизнь и социальную активность больных ФКУ.
На конференции, посвященной 75-летию Американского общества генетики человека (American Society of Human Genetics), были представлены результаты исследований возможностей редактирования генома в лечении ФКУ. Большинство случаев ФКУ вызывается мутациями в гене фенилаланингидроксилазы PAH, причем более чем в половине случаев это вариант c.1222C>T (p.Arg408Trp). Носителям этого варианта крайне сложно поддерживать целевой уровень (120–360 мкмоль/л) фенилаланина в крови. При этом было бы достаточно всего 10 % нормальной активности фермента, чтобы полностью взять заболевание под контроль. Технологии редактирования генома могли бы решить проблему многих людей с ФКУ.
Ученые провели эксперимент по праймированному редактированию генома (модификация технологии CRISPR-Cas9) на культуре клеток печени человека и гуманизированной (то есть несущей заданные исследователями функционирующие гены человека) мышиной модели ФКУ с вариантом c.1222C>T. Метод показал высокую эффективность, позволив добиться нормальных уровней фенилаланина у экспериментальных мышей без признаков нарушения функции печени после геномного редактирования.
Также исследователи сосредоточили свои усилия на «исправлении» мутации c.1222C>T с использованием еще одного способа — редактирования оснований, при котором можно точечно исправить ошибки в ДНК. При этом они использовали некоторые технологии доставки терапевтического агента, которые применялись в разработке мРНК-вакцины против COVID-19. У мышей уровни фенилаланина нормализовались в течение 48 часов после доставки препарата в печень, при этом эффект сохранялся в течение одного года.
Несмотря на то, что безопасность подобных методов лечения требует тщательного изучения, редактирование генома является перспективным методом терапии ФКУ.
Источники:
