Главная » Статьи » Медицина/Здоровье » Медицинское оборудование

Врачи впервые в США изменили гены человека с помощью CRISPR

На прошлой неделе врачи в Соединенных Штатах впервые использовали инструмент для редактирования генов CRISPR, чтобы попытаться вылечить генетическое заболевание у живого человека. Виктория Грей, 41-летняя женщина из Миссисипи, родилась с серповидно-клеточной анемией, часто болезненным и изнурительным состоянием, вызванным генетической мутацией, которая изменяет форму эритроцитов. На данный момент существует только одно лечение этого заболевания - донорская трансплантация, которая работает только для 10 процентов пациентов, но врачи считают, что редактирование клеток, извлеченных из собственного костного мозга Грея, может восстановить правильное образование красных кровяных клеток. В случае успеха это может оказаться лечением, которого ждали 90 процентов пациентов с серповидноклеточной анемией.

Люди с серповидно-клеточной анемией не вырабатывают бета-гемоглобин - белок, который делает ваши красные кровяные клетки красивыми и округлыми и помогает транспортировать кислород через ваше тело. Вместо этого они производят дефектный белок под названием гемоглобин S, который изменяет химический состав эритроцитов и заставляет их выпадать в себя и становиться жесткими и серповидными. Клетки, подобные крючкам, не так эффективны в транспортировке кислорода, как их здоровые круглые аналоги. Вместо этого они застревают в маленьких кровеносных сосудах и преждевременно разрушаются, лишая ткани и органы столь необходимого кислорода, что приводит к боли и сильной усталости. Чтобы попытаться вылечить это, врачи удалили стволовые клетки из костного мозга Грея и использовали CRISPR, чтобы настроить ДНК, чтобы включить специфический белок, который позволил бы правильно производить эритроциты.

Грей является первым человеком в США, который изменил свои клетки с помощью CRISPR, и вторым в мире. Первый пациент проходил лечение в Германии, согласно объявлению CRISPR Therapeutics (одной из двух биотехнологических компаний, возглавляющих исследование) в феврале, от аналогичного генетического заболевания крови, называемого бета-талассемией. Согласно недавнему пресс-релизу , пациент (чья личность не была раскрыта) улучшается и не нуждается в переливании крови - типичное лечение болезни - в течение четырех месяцев.

CRISPR Therapeutics, компания из Кембриджа, штат Массачусетс, специализирующаяся на разработке генной терапии, и Vertex Pharmaceuticals из Бостона, в конечном итоге, привлекут около 45 человек в возрасте от 18 до 35 лет к совместному исследованию двух компаний, чтобы увидеть, генетически модифицирующие клетки крови с CRISPR может исправить эти неисправные серповидноклеточные клетки навсегда.

Что такое CRISPR?

CRISPR обозначает кластерные, регулярно расположенные короткие палиндромные повторы. Они представляют собой повторяющиеся последовательности ДНК, которые в сочетании с ферментом - в данном случае Cas9 - действуют как ножницы для резки ДНК и могут разрезать, удалять и заменять различные сегменты ДНК.

Ученые впервые определили CRISPR как защитную систему от бактерий. Когда вирусы пытаются захватить бактериальную клетку, микроорганизм сохраняет фрагменты ДНК вируса, так что, если бактерии переживают атаку, у них есть способ распознать захватчика в следующий раз. Если вирус вернется, клетка будет использовать украденную ДНК для создания РНК, называемой «направляющей РНК», названной так потому, что она буквально направляет фермент расщепления ДНК, Cas9. Направляющая РНК находит свое соответствие во вторгающейся вирусной ДНК, а затем Cas9 делает разрез, который повреждает вирусную ДНК и защищает бактериальную клетку от вирусного захвата.

Ученые перенастроили систему CRISPR-Cas9 на все виды вещей. Они разрабатывают направляющую РНК для соответствия любым генам, которые они могут захотеть удалить или изменить, например, вызывающую болезнь мутацию у людей или ген, который регулирует рост растений, а затем присоединяют Cas9. Для серповидноклеточной терапии они нацелены на BCL11A в эритроцитах. BCL11A выполняет много важных функций в организме, но в эритроцитах он подавляет белок, называемый фетальным гемоглобином. Если он отключен, клетки вырабатывают гемоглобин плода, который предотвращает серповидность клеток.

Как на самом деле работает терапия CRISPR?

По словам Бао, для лечения доктор удалил стволовые клетки из костного мозга Грея. Затем они использовали CRISPR-Cas9, чтобы разрезать и отключить ген BCL11A, чтобы клетка больше не продуцировала репрессор.

Как только отредактированные клетки будут введены обратно в костный мозг пациента, они должны начать производить гемоглобин плода. Все люди вырабатывают фетальный гемоглобин, когда они младенцы, но со временем фетальный гемоглобин резко падает, и организм заменяет его бета-гемоглобином, обычно, или гемоглобином S у пациентов с серповидноклеточной анемией.

«В 1941 году педиатр по имени Джейн Уотсон заметил, что у детей с серповидноклеточной анемией симптомы не проявлялись до возраста от 6 месяцев до 1 года», - говорит Вивьен Шихан, гематолог из Университета Бэйлора. Она также заметила, что у детей с серповидно-клеточной анемией фетальный гемоглобин дольше, примерно до двухлетнего возраста.

Со времени открытия Уотсона было проведено много исследований, позволяющих предположить, что увеличение гемоглобина плода является жизнеспособной стратегией лечения, говорит Шихан. Это препятствует тому, чтобы неисправный гемоглобин S обрушился в эритроцит. Но потребовалось почти 80 лет, чтобы найти способ действительно реализовать стратегию.

Лечение, однако, не без рисков. Прежде чем врачи смогут ввести отредактированные клетки обратно в костный мозг пациента, они должны повредить другие стволовые клетки, используя лучевую и химиотерапию. Если они этого не сделают, неотредактированные стволовые клетки будут продолжать производить серповидные эритроциты быстрее, чем отредактированные клетки могут производить здоровые. Чтобы дать плоду гемоглобин и дать преимущество здоровым округлым клеткам крови, они повреждают исходные стволовые клетки, которые производят серповидные клетки.

После этого это становится игрой ожидания. Они ожидают увеличения гемоглобина плода и уменьшения количества серповидных клеток крови. Шихан говорит, что для того, чтобы лечение стоило того, чтобы оно стоило его, оно должно значительно улучшить качество жизни пациента. Должна быть функциональная выплата, долгосрочное облегчение состояния.

Опасно ли редактирование генов?

Редактирование генов имеет потенциал для лечения ряда генетических и других неизлечимых заболеваний, включая некоторые виды рака. Но поскольку он может разрезать практически любой сегмент ДНК по своему желанию, его следует использовать с особой осторожностью.

Несколько месяцев назад китайский ученый Хе Цзянькуй использовал CRISPR для редактирования человеческих эмбрионов. Затем он имплантировал эмбрионы в матку женщины, и она родила девочек-близнецов в ноябре 2018 года. Его намерение состояло в том, чтобы отключить ген под названием CCR5 в эмбрионах, чтобы они были устойчивы к ВИЧ-инфекции, переносимой их отцом. Но, в отличие от испытаний серповидноклеточной, эксперимент Он был огромной этической ошибкой и незаконным во многих странах.

По словам Шихана, когда ученые используют CRISPR для редактирования эмбриона, они изменяют каждую клетку в конечном теле этого человека. Итак, он выключил белок CCR5 в клетках близнецов, клетках мозга, клетках кожи - везде. Ученые понятия не имеют, какие побочные эффекты могут иметь место, тем более что один и тот же ген может играть разные роли в разных типах клеток.

Ген, редактирующий эмбрион, также вносит изменения в их половые клетки, добавляет Ганг Бао, биоинженер в Университете Райса. Итак, «какие бы генетические изменения ни были сделаны, они будут переданы новым поколениям - это опасно».

Для лечения серповидноклеточной анемии ученые редактируют только один тип соматической клетки (любая клетка, которая не является половой клеткой), говорит Бао, который изучает терапию CRISPR для серповидноклеточной анемии, но не участвует в клинических испытаниях. Это означает, что изменения затрагивают только человека, которого лечат, и не могут быть переданы другим поколениям. Исследователи также отредактировали конкретный тип стволовых клеток, чтобы эритроциты были единственными пораженными типами клеток. Другими словами, экспериментальное лечение содержится в одном типе клеток у одного человека.

По словам Бао, с CRISPR всегда есть риск непредвиденных последствий. В этих клинических испытаниях CRISPR предназначен для двухцепочечного разрезания одного гена, но неизбежно произойдут так называемые «нецелевые эффекты». Это нормально, когда CRISPR используется для фермента, который иногда режет где-то, чего не сделали исследователи. намерены. Есть несколько чрезвычайно точных версий фермента, но даже в этом случае количество нецелевых сокращений никогда не бывает нулевым, говорит он.

Чтобы понять, вредны ли эти непреднамеренные обрезки или их слишком мало, исследователи должны будут наблюдать за Греем и другими пациентами в течение как минимум 15 лет, говорит Шихан, возможно, дольше. Может потребоваться так много времени, чтобы понять, является ли фетальный гемоглобин долгосрочным решением, и выяснить, есть ли какие-либо непреднамеренные эффекты от использования CRISPR.

Пока рано делать выводы, но исследователи все еще стремятся, потому что для подавляющего большинства людей с серповидноклеточной анемией, говорит Шихан, «это единственное потенциальное лекарство».

Категория: Медицинское оборудование | Добавил: xxxmarfeixxx (28.08.2019)
Просмотров: 220 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]