Одна из проблем лечения МДД заключается в том, что заболевание может быть вызвано мутациями ряда различных последовательностей ДНК, некоторые из которых возникают с какой-либо значительной частотой. Однако новый метод позволяет обойти этот камень преткновения, нацеливаясь на большую область гена, содержащую множество различных мутаций.Исследование было опубликовано 18 февраля в Интернете в журнале Nature Communications.
«В настоящее время нет эффективных методов лечения людей с МДД», — сказал Чарльз Герсбах, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Дьюка. «Пациенты с МДД находятся в инвалидном кресле к 10 годам и обычно умирают в возрасте 20 лет. Им нечем остановить это прямо сейчас — и мы пытаемся над этим работать».МДД вызывается проблемами со способностью организма вырабатывать дистрофин, длинноцепочечный белок, который связывает внутреннюю часть мышечного волокна с окружающей его опорной структурой.
Дистрофин кодируется геном с 79 генетическими «фрагментами», называемыми экзонами. Если в каком-либо экзоне происходит изнурительная мутация, цепь не строится. Без поддержки дистрофина мышцы имеют тенденцию к разрушению и медленно разрушаются.Болезнь поражает одного из 3500 новорожденных мальчиков.
Мутация находится на Х-хромосоме, поэтому у детей женского пола с двумя копиями Х должна быть по крайней мере одна функционирующая копия гена.Хотя в настоящее время проводятся некоторые клинические испытания препаратов, которые восстанавливают выработку дистрофина мутантными генами, они нацелены только на один экзон и, таким образом, могут использоваться только в 13% случаев МДД. Однако новый подход теоретически может нацеливаться на любую область гена любого размера.
В этом исследовании исследователи нацелены на 11 экзонов, на которые приходится 60% случаев МДД.Укороченный белок дистрофина является отличительной чертой разновидности заболевания, называемого мышечной дистрофией Беккера (BMD).
Хотя эффекты МПК могут широко варьироваться, многие пациенты живут долгой и полноценной жизнью, а некоторые люди живут с этим заболеванием всю свою жизнь без каких-либо значительных последствий.Цель Герсбаха — превратить МДД в МПК, вырезав наиболее часто проблемные звенья генетической цепи — экзоны с 45 по 55. Чтобы сократить генетический код, он обращается к системе защиты от вирусов бактерий под названием CRISPR.За последнее десятилетие исследователи обнаружили систему CRISPR, которую бактерии используют для разрезания ДНК вторгшихся вирусов.
Вскоре после его открытия исследователи захватили систему и начали использовать ее для исправления ошибок в геноме человека.«Что делает CRISPR захватывающим, так это то, что с ним легко, дешево и быстро работать по сравнению с другими методами, разработанными учеными за последнее десятилетие», — сказал Дэвид Остеру, аспирант лаборатории Герсбаха и первый автор исследования.Исследователи запрограммировали CRISPR на сокращение гена дистрофина до 45-го и после 55-го экзона.
Иногда делается только один разрез, и кузов устраняет повреждение. Иногда делаются оба разреза, но ячейка сшивает всю последовательность вместе.
Но иногда после того, как сделаны оба разреза, середина гена улетает, прежде чем разрезы можно будет восстановить — и это результат, к которому стремится Герсбах.Если это звучит как неэффективный процесс, это потому, что это так.
Несмотря на то, что CRISPR непрерывно разрезает ген в течение нескольких дней, человеческие клетки очень хорошо восстанавливают повреждения ДНК. Но из-за огромного объема разрезов, специфичных для целевого сайта, значительная часть генов дистрофина эффективно изменяется.В новом исследовании Герсбах и его команда продемонстрировали, что этот метод работает на культивируемых мышечных клетках, взятых у пациентов с МДД.
Они также имплантировали эти клетки мышам и показали, что обработанные клетки начали вырабатывать человеческий дистрофин.«Нам все еще необходимо повысить эффективность и обеспечить безопасность подхода, основанного на CRISPR, — сказал Герсбах. «Нам также необходимо решить проблему того, как это будет доставлено пациенту с МДД.
Нам еще предстоит пройти долгий путь, но это очень многообещающее начало».