Ученые впервые в мире отредактировали гены митохондрий в клетках пациентов
Голландские исследователи совершили важный прорыв в медицине — впервые успешно отредактировали митохондриальную ДНК в клетках человека, открыв путь к лечению ранее неизлечимых генетических заболеваний. Работа опубликована в журнале PLOS Biology.
Митохондрии — это «энергостанции» клеток, вырабатывающие энергию для жизнедеятельности организма. Уникальность митохондрий в том, что у них есть своя собственная ДНК (мтДНК), которая наследуется исключительно по материнской линии. Мутации в мтДНК могут вызывать тяжелые болезни: нарушения обмена веществ, неврологические и мышечные расстройства, некоторые из которых проявляются уже в детстве и могут быть смертельными. До сих пор на них почти не действовали современные технологии генного редактирования, такие как CRISPR — они просто не могли проникнуть внутрь митохондрий.
Новое исследование показало, что это можно обойти — и успешно.
Что сделали ученые?
Команда использовала особый инструмент — DdCBE (Double-stranded DNA cytosine base editor), основанный на системе базового редактирования, которая заменяет одну «букву» в ДНК — цитозин (C) на тимин (T) — без необходимости разрезать молекулу ДНК, как это делает CRISPR. Это важно, потому что без разрезов снижается риск повреждений и ошибок.
Сначала они ввели мутацию в митохондриальную ДНК клеток печени, чтобы смоделировать митохондриальное заболевание.
Затем они исправили мутацию в клетках кожи пациента с митохондриальным синдромом, похожим на синдром Гительмана — редким заболеванием, связанным с нарушением функции почек и обмена веществ.
После редактирования клетки восстановили нормальный энергетический обмен, что подтвердило эффективность подхода.
Для доставки редакторов ДНК ученые использовали не вирусы и не обычные ДНК-плазмиды, а мРНК, упакованную в липидные наночастицы — тот же метод, что применялся в мРНК-вакцинах от COVID-19. Это сделало процесс более безопасным и точным. Отмечается:
очень низкий уровень ошибок в ядерной ДНК.
основные изменения происходили только в митохондриальной ДНК, что говорит о высокой специфичности метода.
Почему это важный результат?
Ранее редактировать митохондриальную ДНК было практически невозможно. Теперь же появляется реальный шанс на лечение тяжелых болезней, таких как синдром Ли ( наследственное митохондриальное заболевание, которое поражает нервную систему), миопатии, митохондриальные энцефалопатии и др.
«Долгое время пациенты с митохондриальными заболеваниями не могли воспользоваться достижениями генного редактирования, такими как CRISPR. Но теперь появилась технология, с помощью которой мы наконец можем исправлять митохондриальные мутации и это действительно важно», — объясняют авторы исследования.
Кроме того, этот метод позволяет создавать точные модели заболеваний, чтобы лучше их изучать и искать лекарства. Это первая работа, продемонстрировавшая точное и действенное редактирование митохондриальной ДНК в клетках человека, и она может положить начало новой эпохе в митохондриальной медицине.
Выбор эмбрионов по генетическим характеристикам стал реальностью
Обновить прошивку: генный редактор CRISPR впервые в мире применили к человеку
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram