На пути к генной терапии синдрома Дауна

Синдром Дауна – генетическое заболевание, вызванное наличием дополнительной хромосомы, что приводит к серьезным проблемам развития и, в итоге, к умственной отсталости. Недавно ученые сделали важный шаг на пути к созданию генной терапии этой, на сегодня неизлечимой, патологии

Синдром Дауна – самое распространенное хромосомное заболевание, вызванное наличием дополнительной (третьей) 21-й хромосомы.
В этой самой маленькой хромосоме человека содержатся гены, регулирующие
развитие нервной и сердечно-сосудистой систем, костной ткани и др. Эта
генетическая патология встречается у одного из каждых 700–1000
новорожденных. Доказанный фактор риска ее развития – возраст матери
старше 35 лет.

С учетом глобальной тенденции к позднему родительству, вопрос
реабилитации и лечения таких детей становится все более актуальным.
Несмотря на распространение пренатального скрининга, позволяющего
выявить хромосомные нарушения на ранних стадиях развития эмбриона и
прервать такую беременность, до сих пор рождается значительное число
детей с синдромом Дауна. При этом эффективных способов терапии этой
врожденной патологии не существует.

Ученые пытаются найти способ «отключить» работу излишнего
генетического материала у таких людей. Но здесь есть сложность: генная
терапия традиционно работает с одним или двумя генами. Американские
исследователи из Медицинского центра Бет-Израэль и Гарвардской
медицинской школы поставили перед собой задачу одновременно подавить активность всей дополнительной хромосомы.

С помощью широко применяемого метода редактирования генома
CRISPR/Cas9 они вставили в 21-ю хромосому клеток человека ген XIST,
который в норме инактивирует в женской клетке одну из двух Х-хромосом,
чтобы не нагружать ее двойной дозой генных продуктов. Для этого с гена
XIST считывается длинная некодирующаяя РНК, которая и блокирует работы «лишней» хромосомы.

Главным действующим лицом системы геномного редактирования CRISPR/Cas является комплекс РНК с белком Cas9 бактерии Streptococcus pyogenes. В этом комплексе направляющая РНК отвечает за распознавание гена-мишени, а белок вносит разрыв. Репарация ДНК в месте разрыва может происходить разными путями. При «прямом» сшивании путем негомологичного соединения концов в ДНК с большой частотой могут возникнуть мутации. Также можно исправить первоначальную мутацию путем гомологичной рекомбинации с сестринской хромосомой либо искусственной донорской молекулой ДНК. При этом возможно образование случайных мутаций, связанных с потерей или вставкой нуклеотидов. По: (Ceccaldi et al., 2016)

Ранее уже было показано, что искусственный «запуск» работы гена XIST может эпигенетически (без изменения структуры ДНК) подавлять дополнительную 21-ю хромосому. Однако из-за технических ограничений не удавалось достичь эффективной интеграции этой длинной последовательности в геном клеток-реципиентов. В этот раз исследователям удалось так модифицировать метод CRISPR, что эффективность вставки повысилась вдвое (до 40%), при этом неточные «побочные» вставки были не слишком масштабными.

Конечно, пока речь об эффективной терапии синдрома Дауна не идет.
Новый подход не позволяет подавить активность «лишней» хромосомы в
большинстве клеток; есть и другие трудности. Тем не менее, полученные
результаты знаменуют значительный прорыв в этом направлении и, возможно,
открывают путь к лечению этой и других патологий, связанных с
нарушениями числа хромосом.

Фото: https://picryl.com

Публикации по теме:

Что на роду написано, того не миновать?

«Редакторы геномов». От «цинковых пальцев» до CRISPR

CRISPR/Cas против болезни Гентингтона