Pelių ir žmonių kamieninių ląstelių tyrimai rodo, kad genomo keitimo technika CRISPR gali ištaisyti ligas sukeliančias mutacijas.

© JINSONG LI

CRISPR ištaisė kataraktą sukeliantį genetinį defektą mutaciją turėjusioje pelėje (kairėje); kontrolinė kataraktos modelio pelė (dešinėje).

Mažiau nei prieš metus mokslininkai pirmą kartą panaudojo CRISPR genomo keitimo taisymo techniką žmonių ląstelėms. Greitai ši technika paplito kaip gaisras. Du straipsniai, pasirodę Cell Stem Cell gruodžio 5 rodo, kad CRISPR gali būti naudojamas genetinių defektų ištaisymui ir efektyviam pelių ir žmonių kamieninių išgydymui.

„Svarbu, kad žengiamas naujo CRISPR panaudojimo žingsnis, šiuo atveju, susirgimą sukeliančių mutacijų taisymas,“ sakė Charlesas Gersbachas, genomo tyrėjas iš Duke universiteto, kuris su tyrimais susijęs nebuvo.

CRISPR reiškia Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Šios RNR sekos atlieka imuninę funkciją bakterijose ir archėjuose, bet prieš metus ar panašiai, mokslininkai pajungė juos genų perrašymui. RNR sekos pasitarnauja, kaip vedliai, taikantis į DNR sekas, tarkime, zigotoje ar kamieninėje ląstelėje. Šis vedlys parodo kelią fermentui Cas9 prie dominančios DNR. Cas9 gali perrėžti jos dvigubą giją, įpjauti, ar netgi išjungti geną. Cas9 sužalojus DNR, taisymo sistema ištaiso seką – arba gali būti įterpiama nauja seka.

Viename iš naujų darbų, mokslininkų komanda iš Kinjos panaudojo CRISPR/Cas9 pakeisti vienos bazės poros mutaciją, sukeliančią kataraktą pelėms. Tyrėjai, vadovaujami Jinsong Li iš Šanchajaus biologinių mokslų instituto, paruošė RNR vedlį, nuvedusį Cas9 prie mutavusio alelio, kur šis įpjovė DNR. Tada zigotos taisymo mechanizmas, naudodamas kitus „laukinius“ alelius arba oligonukleotidus, ištaisė sugadintą alelį.

Li sakė, kad maždaug 33 procentai mutavusių zigotų, į kurias buvo įšvirkšta CRISPR/Cas9, išsivystė į peles be kataraktos. E. laiške The Scientist Li rašė, kad technikos efektyvumas buvo mažas, „o klinikiniam naudojimui efektyvumas turėtų siekti 100 procentų.“

Kaip bebūtų, tai pirmas kartas, kai CRISPR buvo panaudotas viso gyvūno ligos išgydymui, pasiekimas, kurį Jennifer Doudna, CRISPR technologijos ekspertė iš Kalifornijos universiteto Berklyje, pavadino drąsinančiu. Abu tyrimai „rodo technologijos naudojimo potencialą ligas sukeliančių mutacijų gydymui ir tai iš tiesų labai jaudina,“ sakė ji.

Hansas Cleversas, kamieninių ląstelių tyrėjas Hubrechto institute Utrecht, Nyderlanduose, atliko kitą tyrimą, kuriame CRISPR/Cas9 buvo panaudotas su cistine fibroze siejamas defektas žmogaus kamieninėse ląstelėse. Komanda taikėsi į geną, koduojantį jonų kanalą, cistinės fibrozės transmembraninio perdavimo receptorių (CFTR). Trūkumas CFTR lemia neteisingą nuo cistinės fibrozės kenčiančių pacientų baltymų struktūrą.

Iš dviejų vaikų, sergančių cistine fibroze, paimtų žarnyno kamieninių ląstelių pavyzdžių išaugintoje kultūroje, Cleverso komanda sugebėjo ištaisyti defektą, naudodama CRISPR kartu su donoro plazmide, turinčia reikalingą įterpimui trūkstamą seką. Tada tyrėjai išaugino ląsteles į žarnyno „organoidus,“ miniatiūrines žarnas, ir parodė, kad jos normaliai funkcionuoja. Šiuo atveju genetinė korekcija pasireiškė maždaug pusei klonuotų organoidų, sakė Cleversas.

Abiejose studijose tyrėjams nereikėjo atlikti ženklių egzistuojančio CRISPR protokolų pakeitimų. Cleversas e. laiške The Scientist rašė, kad, lyginant su kitomis genų taisymo technikomis, CRISPR yra tiesmukas. „Bandėme TALENs [transcription activator-like effector nucleases] ir Cinko piršto būdus. CRISPR yra išskirtinai greitas ir paprastas,“ pažymėjo Cleversas. Li jam antrina. „Manau, CRISPR/Cas9 sistema gali būti lengviausia genetinių ligų gydymo strategija, lyginant su kitomis genų keitimo technikomis,“ sakė jis.

Vienas CRISPR apribojimas yra tai, kad šiuo būdu galima paveikti ne vien taikinį – pokyčiai gali pasireikšti ne tik numatytoje DNR vietoje. Abiejuose tyrimai netiksliniai poveikiai buvo santykinai reti, sakė Gersbachas. „Nors netikslinio poveikio sumažinimas yra prioritetas, nerealistiška manyti, kad būtų galima atsikratyti jų visiškai,“ dėstė jis The Scientist.

Nors šiam būdui žvaigždžių valanda dar neišaušo, abiejų tyrimų rezultatai žada klinikinį potencialą. „Manau, kaskart kai padaromas toks postūmis, žmonės vis labiau įsitikina, kad tai technika, kuri tikriausiai bus naudinga žmonių gydymui,“ sakė Doudna.

G. Schwank, „Functional repair of CFTR by CRISPR/Cas9 in intestinal stem cell organoids of cystic fibrosis patients,“ Cell Stem Cell, 13:653–58, 2013.

Y. Wu, „Correction of a genetic disease in mouse via use of CRISPR-Cas9,“ Cell Stem Cell, 13:659–62, 2013.

Kerry Grens
www.the-scientist.com

Komentarai (0)