У пациентов с муковисцидозом мутации в гене CFTR приводят к тому, что белок CFTR работает неправильно. В результате хлорид и вода не могут покидать клетки, что приводит к образованию густой слизи, которая блокирует дыхательные пути и вызывает серьезные проблемы с дыханием и пищеварением.
Исследование, возглавляемое профессором Даниэлем Сигвартом, использовало липидные наночастицы для доставки CRISPR-Cas9 и адениновых базовых редакторов к стволовым клеткам легких мышей, страдающих муковисцидозом, чтобы исправить «ошибки» в гене CFTR. Адениновый базовый редактор — это инструмент для коррекции генома, который может изменить одну «букву» в ДНК, называемую аденином, на другую «букву» — гуанин. Проще говоря, эти редакторы позволяют точно изменять генетический код без необходимости разрывать всю цепочку ДНК.
Липидные наночастицы SORT или органоселективные наночастицы вводят внутривенно, что обеспечивает эффективную доставку к стволовым клеткам легких и преодоление барьеров, созданных слизью и макрофагами — защитными клетками крови. Долговременное сохранение изменений в геноме подчеркивает потенциал этого подхода в лечении генетических заболеваний легких. Если результаты исследования удастся перенести на людей, коррекция мутаций CFTR может стать долговременной терапией для пациентов с муковисцидозом и другими генетическими нарушениями, поражающими легкие.
Применение этого метода на мышах дало 70% эффективности редактирования генома в 50% клеток и обеспечило устойчивую экспрессию генов более чем на 660 дней. Для сравнения: использование вирусных векторов для доставки CRISPR-Cas9 показало эффективность редактирования около 25%. Более 95% ДНК, отвечающей за работу белка CFTR, было успешно исправлено, что восстановило его функцию до нормального уровня, аналогичного современным методам лечения муковисцидоза.
Ранее ученые
демонстрировали долговечность редактирования генома в печени, однако способность легких к долговременному сохранению изменений оставалась неизвестной. В новом исследовании было показано, что направленные на легкие липидные наночастицы могут доставлять технологии коррекции генов в стволовые клетки легких, которые затем превращаются в здоровые ткани.
Профессор Даниэль Сигварт подчеркивает, что прежде чем метод попадет в клинику, он должен пройти тщательные испытания на безопасность и эффективность на различных доклинических моделях, включая приматов. Кроме того, регуляторные органы должны тщательно оценить оправданность использования этого метода согласно высоким стандартам безопасности и этики.