Бактериальные «ножницы» помогут предотвратить слабоумие и антисоциальное поведение у людей
Исследователи из Института Солка модифицировали инструмент для редактирования генома CRISPR/Cas. Теперь с его помощью можно изменять генетические «шаблоны» для построения белков, вызывающих ряд патологий нервной системы. Новый вариант CRISPR/Cas ученые упаковали в вирусные частицы, способные доставить его в нервную клетку. Исследование на культуре человеческих нейронов показало, что модифицированный CRISPR/Cas эффективно приостанавливает образование белков, провоцирующих развитие одной из форм приобретенного слабоумия — фронтотемпоральной деменции. Соответствующая статья опубликована в научном журнале Cell. Популярный в последние несколько лет объект исследования и инструмент для редактирования генов, система микробных ферментов CRISPR/Cas, изначально служил для обезвреживания вирусных частиц, попавших в клетку бактерии — фагов. Эта система распознает определенные характерные для вирусных ДНК последовательности нуклеотидов, встраивает их в особую часть генома самой бактерии, выполняющую роль своеобразной картотеки «отпечатков пальцев» фагов. Кроме того, она проверяет все встреченные ДНК на наличие в них уже находящихся в «картотеке» фрагментов вирусных генов и разрезает молекулы, где такие фрагменты обнаруживает. При «прочтении» любого гена образуется молекула так называемой прематричной РНК (премРНК). Она состоит из интронов — участков, не кодирующих последовательности аминокислот в составе белка, и экзонов — участков, кодирующих аминокислоты. ПремРНК проходит процесс созревания и становится матричной РНК (мРНК). При этом интроны вырезаются. Иногда также удаляется и часть экзонов. Соответственно, на матрице одного гена получается одна премРНК, а уже из нее могут образоваться различные варианты мРНК — и, как следствие, разные белки. Ряд этих белков вполне безопасен и даже полезен для клетки, а другие могут наносить ей повреждения. Таким образом, иногда «вырезание» определенного гена с целью прекратить образование вредоносного белка может дать серьезные побочные эффекты. Это учли в своей работе сотрудники Института Солка (США). Они использовали систему CRISPR/Cas, в состав которой входил фермент CasRx бактерии Ruminococcus flavefaciens. CasRx «настраивали» так, чтобы он разрезал премРНК, на основе которой синтезируется одна из разновидностей тау-белка. «Надрезы» делались только в определенных местах, чтобы из премРНК тау-белка получались лишь те мРНК, которые кодируют «безопасные» варианты этого протеина. Дело в том, что наличие определенной разновидности тау-белка в нейронах приводит к одной из форм слабоумия — фронтотемпоральной деменции. Способность системы CRISPR/CasRx уничтожать такую РНК и тем самым предотвращать накопление вредоносной разновидности тау-белка в нейронах проверили на культуре клеток, взятых у больного фронтотемпоральной деменцией. Ферменты для разрезания РНК вводили в них с помощью аденовирусов. Эффективность CRISPR/CasRx установили с помощью анализа белков, содержащихся в клетках «отредактированных» им нейронов. Выяснилось, что вредоносной версии тау-белка в обработанных аденовирусами с CRISPR/CasRx нервных клетках не содержится. Таким образом, авторы работы продемонстрировали, что производство патогенной формы тау-белка в нервных клетках можно приостановить, внеся в нее систему бактериальных ферментов CRISPR/CasRx. Теоретически таким образом можно будет лечить фронтотемпоральную деменцию — нарушение работы лобных и височных долей мозга, которое выражается у людей старше сорока в снижении способности понимать и произносить слова, а также в антисоциальном поведении. Однако необходимо еще провести испытания CRISPR/CasRx на других культурах клеток и лабораторных животных.
