Промяна на нашата ДНК: „Ерата на редактирането на човешки терапевтични гени е тук“

Докато Роуз прекара краткия си живот, помагайки да разруши стигмата, свързана с опустошително заболяване, генетикът Дейвид Лиу е посветил кариерата си на разработване на начини за промяна на генетичния код, отнел живота й на толкова нежна възраст.

„Това, че една-единствена правописна грешка в нейната ДНК сложи край на живота на Адалия толкова рано, е загуба за всички нас“, каза Лиу, професор по химия и химическа биология и директор на Института за трансформативни технологии в здравеопазването на Меркин в Харвардския университет.

„Не имах възможността да се срещна с Аделия, преди тя да почина през януари. Но всеки пациент с прогерия, който срещнах, беше топъл, очарователен, артикулиран и дълбоко вдъхновяващ“, каза Лиу пред CNN.

11-годишна Адалия играе с телефона си в стаята си през 2017 г. В допълнение към преждевременното стареене, други симптоми на прогерия включват джуджество, липса на телесни мазнини и мускули, загуба на коса, видими вени, висок глас, и скованост в ставите.
В своята лаборатория в Харвард Лиу и неговият екип са изобретили нови начини за възстановяване на мутирали гени, които са по-малко вредни за ДНК от предишни технологии. Една от иновациите на неговата лаборатория се нарича базов редактор, който той използва миналата година лекува прогерия при мишки. В ДНК има четири бази: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (Т). Те образуват специфични двойки: A с T и G с C.

Лиу се надява, че инструментът скоро ще бъде използван в клинични изпитвания при хора за обръщане на прогерията при хора.

„Основният редактор влиза в клетките на животното, търси грешката, която в прогерията е от C към T и променя T обратно в C“, каза Лиу преди презентацията си по темата на конференцията Life Itself , здравно и уелнес събитие, представено в партньорство със CNN.

“И това е всичко. Никога не се връщаме към пациента – това е еднократно лечение, което трайно фиксира мутацията, която причинява болестта”, каза Лиу, който е и заместник-председател на факултета в Broad Institute на Масачузетския технологичен институт и Харвард. , център за биомедицински и геномни изследвания в Кеймбридж, Масачузетс.

Шест месеца след като обявиха успех с Progeria, Лиу и учени от St. Детската изследователска болница Джуд обяви, че са използвали основни редактори обратна сърповидно-клетъчна болест при мишки.

“Ерата на редактирането на човешки терапевтични гени не просто идва. Тя вече е тук”, каза Лиу.

Ползата от “ник”

Учените редактират гени, като използват ензими, които са проектирани да се насочат към специфична последователност в ДНК, изрязват виновния генетичен материал и вмъкват заместваща ДНК. В продължение на десетилетия обаче известните методи за модифициране на нашия генетичен код бяха тромави, често пропускаха целта си или изрязваха твърде много или твърде малко генетичен материал.

Какво е CRISPR и защо е спорен?
Пристигането на системите CRISPR през 90-те години и по-специално CRISPR-Cas-9 през 2013 г. обяви нов, по-елегантен начин за редактиране на гени. CRISPR използва това, което се нарича насочваща РНК, за да придвижи ензима Cas-9 до по-прецизно място на ДНК веригата, за да направи разреза.
След години на проверка, Американската администрация по храните и лекарствата одобри CRISPR-Cas-9 през 2021 г. за употреба в клинични изпитвания при хора за сърповидно-клетъчна болест. В момента се провеждат и клинични изпитвания за тестване на безопасността на редактирането на гени при кръвно заболяване, наречено бета таласемия, Лебер вродена амаврозакоето е форма на наследствена детска слепота, рак на кръвта левкемия и лимфомдиабет тип 1 и ХИВ/СПИН, за да назовем само няколко.
През 2021 г. изследователите съобщиха, че успешно са редактирали рядко, болезнено състояние, наречено транстиретин амилоидоза, при шест души с едно лечение. Фаталното заболяване кара протеин, наречен TTR, да се сгъва в бучки и да атакува сърцето и нервите. Ученето, публикуван през августсъобщават нивата на TTR при някои хора са намалели средно с 87% след лечение.
Изследовател извършва процес CRISPR-Cas-9 в Центъра за молекулярна медицина Макс-Делбрюк в Берлин.

Подобно на по-старите технологии за редактиране обаче, CRISPR-Cas-9 срязва и двете вериги на ДНК, което има някои недостатъци, каза Лиу. От една страна, някои клетки обърнаха промените, след като бяха направени, каза той, “така че цялостната ефективност на редактирането беше много ниска.”

Екипът на Лиу открива, че ако отрежете само една верига от двойна спирала на ДНК с базирана на CRISPR технология и „изрежете“ другата, клетката е по-вероятно да приложи съответната промяна на втората верига без оплаквания – и с по-малко грешки.

Редактиране на по-големи последователности от ДНК

Лиу и неговият екип изобретиха и друг тип базиран на CRISPR инструмент, наречен главен редактор, който може да прави по-големи, по-сложни редакции на ДНК, каквито не могат да бъдат редакторите на базата.

Неетични експерименти & # 39;  болезнен принос към днешната медицина
При тестове, използващи човешки клетки, отгледани в лабораторията, екипът на Лиу използва основно редактиране коригирайте гените отговорен за болестта на Тей-Сакс, фатално неврологично разстройство, което атакува през първите няколко месеца от живота. Децата с Tay-Sachs обикновено умират в рамките на няколко години след началото на симптомите.

„Аналогията, която обичам да използвам, е, че оригиналният CRISPR-Cas_9 е като ножици, които режат ДНК. Основните редактори са като моливи, които прецизно коригират буквите, като ги променят с една от четирите различни букви“, обясни Лиу. „А главните редактори са като молекулярни текстообработващи програми, които извършват истинско търсене и заместване на по-големи поредици.“

Само една трета от 75 000 известни „грешки в изписването“, които причиняват генетично заболяване, могат да бъдат коригирани от основни редактори, каза Лиу. „Но добавете нашия главен редактор и между двете те най-накрая могат да ни освободят от задължението да бъдем обвързани с огромното мнозинство от правописни грешки в нашето ДНК“, каза той.

„Трябва да се уверим, че всички тези различни технологии преминават през клинични изпитвания много внимателно“, добави Лиу. “Но ако се окажат безопасни и ефикасни, тогава човек може да си представи лечение не само на редки правописни грешки, които причиняват тежки генетични заболявания, но може би дори лечение на генни варианти, за които знаем, че допринасят за ужасни заболявания като болестта на Алцхаймер или висок холестерол.”

В Публикация в блога за 2019 г, бивш директор на Националния институт по здравеопазване д-р. Франсис Колинс нарече основното редактиране „революционно“, казвайки, че Лиу и неговият екип „са използвали новата си система за вмъкване на нови ДНК сегменти с дължина до 44 букви и за премахване на сегменти с дължина най-малко 80 букви“.

Въпреки това Колинс добави: „Не е ясно дали основното редактиране може да вмъкне или премахне ДНК, която е с размерите на гените в пълна дължина – която може да съдържа до 2,4 милиона букви.“

Учените са отключили потенциалния потенциал за витамин D на доматите, се казва в проучването

Генетичното редактиране няма да бъде решение за всички житейски болести, предупреди Лиу. Например инфекциите и раковите клетки са две области, които не са добре съчетани за редактиране на гени, защото ще трябва да докоснете всяка клетка, за да спрете болестта.

“Но при много генетични заболявания често трябва да редактираме само 20% или 30% от тъканта, за да спасим генетичното заболяване”, каза Лиу. “Това е, което видяхме при прогерията и сърповидно-клетъчната болест при мишки. Малко редактиране може да помогне много за спасяването на тези заболявания при животните, а ние мислим и при хората.”

Поправка: По-ранна версия на тази история неправилно приписва коментари от Лиу, направени по време на конференцията „Животът сам“. Бяха от интервю.

.