С нова методология за редактиране на гени CRISPR учени от Университета на Илинойс в Urbana-Champaign инактивираха един от гените, отговорни за наследствената форма на амиотрофна латерална склероза - изтощително и фатално неврологично заболяване, за което няма лечение. Новото лечение забави прогресирането на заболяването, подобри мускулната функция и удължи живота на мишките с агресивна форма на ALS.

база

"ALS за съжаление има малко възможности за лечение. Това е важна първа стъпка за показване, че тази нова форма на генно редактиране може да се използва за потенциално лечение на болестта", каза професорът по биоинженерство Томас Гай, който ръководи проучването с професора по биоинженерство Пабло Перес -Пинера.

Методът разчита на нововъзникваща технология за редактиране на гени, известна като CRISPR базови редактори.

Традиционните технологии за редактиране на ген CRISPR отрязват и двете вериги на ДНК молекула, което може да доведе до различни грешки в ДНК последователността, ограничавайки нейната ефективност и потенциално водещо до редица неволни мутации в генома. Вместо това групата от Илинойс използва редакция на базата "за промяна на една буква от ДНК последователността на друга, без да се пресичат и двете вериги на ДНК", каза Перес-Пинера.

„Основните редактори са твърде големи, за да бъдат доставени в клетки с един от най-обещаващите и успешни вектори за генна терапия, известен като аденоасоцииран вирус“, каза Гай. Въпреки това, през 2019 г. групата на Perez-Pinera разработи метод за разделяне на протеините на основен редактор на половинки, които могат да бъдат доставени от две отделни AAV частици. След като влязат в клетката, половинките се сглобяват отново в протеина на основния редактор на цялата дължина.

Чрез комбинирането на силата на AAV доставката на гени и разделени бази редактори, Gaj и Perez-Pinera насочват и трайно деактивират мутантния ген SOD1, който е отговорен за около 20% от наследствените форми на ALS. Те публикуват резултатите си в списанието Molecular Therapy.

"Много проучвания на ALS са фокусирани върху предотвратяването или отлагането на началото на заболяването. В реалния свят обаче повечето пациенти не се диагностицират, докато симптомите не са напреднали", каза аспирантът Колин Лим. "Бавното прогресиране, вместо да го предотвратява, може да има по-голямо въздействие върху пациентите." Лим е съавтор на изследването заедно с аспирантите Майкъл Гапинске и Александра Брукс.

Изследователите първо тестваха SOD1 базовия редактор в човешки клетки, за да проверят повторното сглобяване на разделения CRISPR основен редактор и инактивирането на гена SOD1. След това те инжектираха AAV частици, кодиращи базовите редактори в гръбначните колони на мишки, носещи мутантния ген SOD1, който причинява особено тежка форма на ALS, която парализира мишките в рамките на няколко месеца след раждането.

Заболяването прогресира по-бавно при лекувани мишки, които имат подобрена двигателна функция, по-голяма мускулна сила и по-малко загуба на тегло. Изследователите наблюдават 85% увеличение на времето между началото на късния стадий на заболяването и крайния стадий, както и повишена обща преживяемост.

"Бяхме развълнувани да открием, че много от подобренията се случиха добре след началото на болестта. Това ни каза, че забавяме прогресията на разстройството", каза Гапинске.

Основният редактор въвежда сигнал за спиране близо до началото на гена SOD1, така че има предимството да спре клетката да произвежда неправилно функциониращ протеин, независимо коя генетична мутация има пациентът. Това обаче потенциално нарушава здравата версия на гена, така че изследователите проучват начини за насочване на мутантното копие на гена.

„Продължавайки напред, обмисляме как можем да внесем тази и други технологии за редактиране на гени в клиниката, за да можем някой ден да лекуваме ALS при пациенти“, каза Гай. "За това трябва да разработим нови стратегии, способни да насочим всички клетки, участващи в болестта. Трябва също така да направим допълнителна оценка на ефективността и безопасността на този подход в други клинично значими модели."

Подходът на редактора на разделени бази има потенциал за лечение и на други заболявания с генетична основа, каза Перес-Пинера. Въпреки че ALS беше първата демонстрация на инструмента, неговата група провежда проучвания, прилагайки го към мускулната дистрофия на Дюшен и мускулната атрофия на гръбначния стълб.