Путешествие в ядро живой клетки

У пациентов с моногенными наследственными заболеваниями может появиться шанс на полное излечение: надо «всего лишь» заменить в геноме больного мутированный ген, продуцирующий дефектный белок, на исправный ген.
Как ученые Медико-генетического научного центра проводят манипуляции на двойной спирали ДНК, объясняет заведующий лабораторией мутагенеза, кандидат медицинских наук Александр ЛАВРОВ.

У пациентов с моногенными наследственными заболеваниями может появиться шанс на полное излечение: надо «всего лишь» заменить в геноме больного мутированный ген, продуцирующий дефектный белок, на исправный ген.

Как ученые Медико-генетического научного центра проводят манипуляции на двойной спирали ДНК, объясняет заведующий лабораторией мутагенеза, кандидат медицинских наук Александр ЛАВРОВ.

У пациентов с моногенными наследственными заболеваниями может появиться шанс на полное излечение: надо «всего лишь» заменить в геноме больного мутированный ген, продуцирующий дефектный белок, на исправный ген.

— С помощью технологии CRISPR/Cas9 мы разрабатываем метод коррекции самой частой мутации при муковисцидозе — делеции (утраты) трех нуклеотидов в гене CFTR (CFTR p. F508del.), — поясняет суть изысканий, проводимых учеными Медико-генетического научного центра, заведующий лабораторией мутагенеза Александр Лавров.

«Ножницы» для нуклеотидов

По частоте заболеваемости среди моногенных на первом месте находится муковисцидоз. В лаборатории мутагенеза занимаются вопросами лечения этого заболевания. Ставшее расхожим выражение «редактирование генома» как раз и подразумевает замену неработающего или неправильно работающего гена на нормальный. Проблема заключается именно в том, как доставить этот нормальный ген в каждую клетку организма или в клетки того органа, который более всего страдает от неправильной работы мутированного гена.

— При редактировании генома речь идет о том, чтобы изменить ДНК, заключенную в ядре клеток больного человека, — поясняет Александр Лавров. — Внутрь каждой клетки мы должны доставить конструкцию под названием CRISPR/Cas9, состоящую из нуклеаз, то есть ферментов, расщепляющих нуклеиновые кислоты. Конструкция позаимствована из иммунной системы бактерии: это перемежающиеся полиндромные последовательности, которые были обнаружены в геноме бактерий, и, как выяснилось, они встраиваются в геном бактерии из геномов фагов, которые убивают эти бактерии, а бактерии с фагами пытаются бороться. Стало понятно, что последовательности, полученные от фагов, используются для того, чтобы специальные ферменты (в данном случае Cas9, но в зависимости от типа системы могут быть разные ферменты) распознавали ДНК фагов и разрезали ее.

CRISPR/Cas9 включает много систем, различающихся по составу и по типу взаимодействия с целевой ДНК. Любая чужеродная ДНК, которая попадает внутрь домена CRISPR, становится матрицей для будущего распознавания точно таких же фрагментов ДНК и их разрушения. Поэтому данный способ очень быстро начал распространяться и применятьс...

Надежда Стаурина