Уральские ученые разрабатывают технологии для коррекции генетических дефектов

11:30, 12 сентября 2022

Это позволит вылечить болезни, вызванные первичным иммунодефицитом

По словам Михаила Болкова, для проведения терапии с генетическим вмешательством также необходима нормативно-правовая база. Фото: Илья Сафаров.

Ученые Института иммунологии и физиологии УрО РАН и УрФУ разрабатывают методы генетической диагностики и терапии болезней, вызванных первичным иммунодефицитом. Это врожденное нарушение работы одного или нескольких звеньев иммунной системы, которое предрасполагает к развитию частых, затяжных, тяжело поддающихся лечению заболеваний, причем не только инфекционных, но и аутоиммунных, аутовоспалительных и онкологии. Например, системная красная волчанка, различные васкулиты, хронические пневмонии и даже выпадение волос.

Сегодня первичные иммунодефициты лечат заместительной терапией и трансплантацией гемопоэтических стволовых клеток. Но лечение таких болезней обещает стать более эффективным при помощи замены генетических дефектов в ДНК человека. Об этом рассказал старший научный сотрудник кафедры иммунохимии УрФУ и Института иммунологии и физиологии УрО РАН Михаил Болков в эфире радио «Комсомольская правда».

«В настоящее время описано более 500 молекулярно-генетических дефектов, которые влияют на иммунную систему. Мы знаем, что около 2 % жителей Земли так или иначе страдают от недугов, связанных с иммунной системой, но не знают, чем вызвана их болезнь. Они ходят по разным врачам, но не могут найти причину, так как не знают, что у них есть генетическая предрасположенность, нарушение в работе генома. Поэтому мы занимаемся генетической диагностикой, ищем нарушения в работе иммунитета и соответствующих последовательностей ДНК, а наши коллеги в мире разрабатывают технологию модификации клеток для замены нарушенной последовательности генов на правильную», — отмечает Михаил Болков.

Технология CRISPR-Cas9 была открыта благодаря тому, что удалось узнать об иммунитете у бактерий. У них есть гены CRISPR, с помощью которых они запоминают в своей ДНК фрагмент вируса, а благодаря Cas разрезают геном вируса, который попал в бактерию, поэтому терапия бактериальных инфекций бактериофагами (вирусами бактерий) не всегда эффективна. Ученые научились использовать систему CRISPR-Cas9, указывая вместо фрагмента вируса целевой участок генома человека, к которому нужно прицелиться. В результате можно исправлять мутации и ошибки генома, на этом будет построено современное лечение генетических болезней, в т. ч. врожденных ошибок иммунитета или первичных иммунодефицитов.

«Поэтому наша задача заключается в том, чтобы исправить это нарушение в клетке, сделать „заплатку“ на месте генетического дефекта. Для этого мы берем фермент, который защищает от вирусов бактерии и распознает последовательности нуклеиновых кислот в РНК вируса. Мы задаем ферменту маркер нужного места в ДНК, и он разрезает ДНК в нужном месте, откуда мы вырезаем поврежденный участок генома и вставляем правильный», — добавляет Михаил Болков.

Сейчас технологии модификации генетических заболеваний находятся на этапе разработки и проверки. Процесс их испытаний очень длителен — начиная с проверки отдельной клетки, ученые затем переносят процесс лечения на животных. Как поясняет Михаил Болков, лечение людей с помощью таких технологий пока недоступно, но проведение дорогостоящих операций для лечения сложных заболеваний станет возможным в ближайшие несколько лет.

Справка

CRISPR — это система специфического иммунитета бактерий. CRISPR-системы состоят из повторяющихся последовательностей генома, в которые записывается информация о проникновении вирусов в организм, и Cas-белков, обеспечивающих молекулярный механизм иммунитета. В ответ на инфекцию клетка с CRISPR вырезает из чужеродного генома небольшой фрагмент и достраивает к концу своей последовательности еще одну или несколько единиц «повтор/спейсер». Добавленные спейсеры аналогичны участкам вирусного генома. При этом бактерии приобретали устойчивость к данному вирусу. Если изменить последовательность нуклеотидов добавленного спейсера или вообще вырезать спейсер, то приобретенная устойчивость к вирусу теряется. Высокоэффективное узнавание ДНК, лежащее в основе работы CRISPR, служит для точных манипуляций, т. е. технологий геномного редактирования.