Одной из основных трудностей в генной терапии является риск непредвиденных изменений в ДНК. Новое поколение технологии CRISPR, разработанная в UNSW Sydney, устраняет этот риск, работая не через сокращения, а путем удаления химических признаков, которые исключают гены. Исследование, проведенное в сотрудничестве с Святой Иуд Детская исследовательская больница и опубликовано в Природная связьПоказывает, что удаление метильных групп может активировать «приглушенные» области генома и восстановить их функцию.
Метильные группы, прикрепленные к ДНК, определяют, является ли ген активным или подавленным. Удаление их приводит к реактивации гена и дополнения — к повторной супрессии. Это показывает, что метилирование является основным механизмом для контроля экспрессии генов.
CRISPR укорочен Регулярно интенсивные короткие палиндромические повторенияэто технология, извлеченная из естественного механизма в бактериях. Эти микроорганизмы используют сходные системы для распознавания и уничтожения ДНК вирусов (бактериофагов), что защищает себя от инфекций.
Технологии CRISPR первого поколения были основаны на разрезании ДНК в дефектном разделе, что привело к исключению гена. Второе поколение позволило еще более тонкому вмешательству, позволяя исправить отдельные буквы в генетическом коде. Тем не менее, оба подхода разделяли общий недостаток — включали резку ДНК, которая всегда несет риск нежелательных изменений, потенциально приводящих к вторичным мутациям или геномной нестабильности.
Новое, третье поколение — эпигенетическое редактирование — было создано именно, чтобы избежать этих проблем. Вместо того, чтобы разрезать ДНК, технология направлена на удаление или добавление метильных групп. Это регулирует активность гена, не нарушая его структуры. Это не коррекция текста, а работа с «примечаниями в поле», которые определяют, будет ли страница будет прочитана или пренебрегается.
Серп-клеточная анемия и плода глобуны
Серповидно-клеточная анемия-это заболевание, вызванное мутацией в ген, которая кодирует бета-глобин-А, ответственный за транспортировку кислорода. Дефект в этом геном изменяет форму эритроцитов, которые из гибких и дисковых в форме становятся твердыми и серпками. Это приводит к трудному транспортировке кислорода, хронической анемии, боли в кризисах и повреждению органов.
Эпигенетическое редактирование предлагает новый подход к терапии путем реактивации плода Globin. Этот белок заменяет функцию бета-глобина во время внутриматоринного развития и участвует в транспорте кислорода. После рождения его экспрессия подавляется в результате метилирования соответствующих генов. Если метильные группы удаляются, ген глобала плода может быть реактивирован и заменить дефектный бета-глобин. Это означает, что вместо исправления мутации включен альтернативный механизм, который компенсирует его эффект.
Перспективы перед новым CRISPR технология
Результаты до сих пор были получены в исследованиях культивируемых клеток человека. Следующим этапом являются доклинические исследования животных, направленных на оценку безопасности и эффективности метода. Клиническая фаза включает в себя лечение стволовых клеток костного мозга посредством эпигенетического редактирования вне организма и их повторного возврата для восстановления выработки эритроцитов с сохраненной способностью передачи кислорода.
Обнаружение не ограничивается анемией серповиднок. Такой подход также может быть применен к другим заболеваниям, при которых активация или подавление определенных генов имеют решающее значение. В дополнение к медицине технологии имеют потенциал в сельском хозяйстве, где контроль над активностью генов может повысить стабильность и производительность организмов.
Направление эпигенетических модификаций с высокой специфичностью к отдельным генам описывает новую стадию в развитии генной терапии. Удаление или добавление метильных групп является лишь начальным этапом, после чего обнаружены возможности для более точной регуляции экспрессии генов с использованием в медицине и биотехнологии.
Ссылки:
1. Bell HW, Feng R, Shah M, et al. Удаление промоторного метилирования CPG путем редактирования эпигенома изменяет молчание HBG. Nat Commun. 2025; 16 (1): 6919. DOI: 10.1038/S41467-025-62177-Z
2. Orkin Sh, Bauer de. Новая генетическая терапия при серповидно -клеточной анемии. Annu Rev Med. 2019; 70: 257-271. Doi: 10.1146/annurev-med-041817-124436
3. Cavazza A, Moiani A, Mavilio F. Механизмы ретровирусной интеграции и мутагенеза. Hum Gene Ther. 2013; 24 (2): 119-131. Doi: 10.1089/hum.2012.252
4. Анзалоне А.В., Коблан Л.В., Лю, доктор Геном Редактирование с нуклеазами CRISPR, базовыми редакторами, транспозазами и первичными редакторами. Nat Biotechnol. 2020; 38: 824-844. Doi: 10.1038/s41587-020-0561-9