Учёные приблизились к потенциальной генетической терапии синдрома Дауна с помощью модифицированного CRISPR

Модифицированный CRISPR/Cas9 может частично «выключать» лишнюю копию 21-й хромосомы, открывая путь к возможной хромосомной терапии трисомии 21

Представлено новое направление исследований, которое может в будущем привести к первой целевой терапии синдрома Дауна — одного из наиболее распространённых генетических нарушений у человека. Работа основана на попытке устранить фундаментальную причину — наличие третьей копии 21-й хромосомы (трисомия 21).

Неврологи из ведущего академического медицинского центра в Бостоне, являющегося клинической базой Гарвардской медицинской школы, — Медицинского центра Бет Израэль Диконесс (Beth Israel Deaconess Medical Center, BIDMC) — разработали подход, в котором используется модифицированная версия технологии CRISPR/Cas9. В лабораторных условиях им удалось «заглушить» дополнительную копию 21-й хромосомы в значительном числе клеток. Пока что это лишь доказательство концепции, но исследователи рассматривают его как основу для будущей терапии.

По данным ВОЗ и ООН, синдром Дауна встречается с частотой примерно 1 на 700–1000 новорожденных во всем мире. В большинстве случаев он возникает случайно, хотя риск повышается с возрастом матери. Около 95% случаев связаны с полной трисомией 21, при которой лишняя хромосома присутствует во всех клетках организма.

В настоящее время лечения, устраняющего причину синдрома, не существует. Состояние можно выявить на ранних этапах беременности с помощью скрининга. У людей с синдромом Дауна наблюдаются задержки развития, лёгкие и умеренные когнитивные нарушения, а также повышенный риск сопутствующих заболеваний, включая болезнь Альцгеймера. Средняя продолжительность жизни составляет около 60 лет.

Исследователи отмечают, что наиболее эффективной стратегией потенциальной терапии может быть полное «выключение» лишней хромосомы. В природе уже существует механизм, на который они ориентируются: у женщин одна из X-хромосом инактивируется в процессе X-инактивации, регулируемом длинной некодирующей РНК XIST. Ранее исследования показали, что XIST можно использовать для «выключения» третьей копии 21-й хромосомы. Однако прежние методы редактирования генома позволяли внедрять XIST лишь в малую долю клеток, что ограничивало эффективность подхода.

По словам исследователей, стандартный CRISPR/Cas9 хорошо подходит для разрезания ДНК, но плохо справляется с точным внедрением новых генетических элементов. В новой работе была создана модификация CRISPR-системы, которая значительно повышает эффективность интеграции XIST.

В серии экспериментов удалось добиться внедрения XIST примерно в 20% из 40% клеточных линий с трисомией 21. При этом метод воздействовал только на одну из копий 21-й хромосомы, что важно для снижения потенциальных побочных эффектов. В этих клетках наблюдалось частичное подавление активности лишней хромосомы.

Авторы работы отмечают, что разработанная система может стать масштабируемой платформой для хромосомной терапии синдрома Дауна.

При этом исследование остаётся лишь первым шагом. Для перехода к клиническому применению необходимо подтвердить безопасность метода, включая отсутствие нежелательных эффектов вне целевой хромосомы. Исследователи предполагают, что риск может быть сопоставим с другими CRISPR-подходами, уже применяемыми в медицине.

Даже частичное подавление активности лишней хромосомы может оказаться клинически значимым. Дополнительные исследования показывают, что для инактивации может быть достаточно укороченной версии XIST, что потенциально упростит доставку терапии, в том числе в клетки мозга.

Сейчас команда переходит к экспериментам на мышах, где будет изучаться оптимальный способ доставки и время воздействия терапии, а также её влияние на развитие симптомов синдрома Дауна. Результаты определят дальнейшие шаги вплоть до возможных клинических испытаний на людях.