Работа московских ученых одержала победу на организованном Благотворительным фондом GIAF конкурсе научно-исследовательских проектов в области регенеративной медицины.
Тонкая работа
Научный коллектив Центра высокоточного редактирования и генетических технологий РНИМУ им. Н.И. Пирогова разрабатывает методику борьбы с редкой врожденной генетической болезнью – буллезным эпидермолизом (БЭ), которая пока считается неизлечимой. Специалисты медицинского университета предложили использовать для терапии технологию редактирования генома, которая позволяет изменять фрагменты ДНК в клетках живого организма.
При БЭ, или, как его называют, «болезни бабочки», развивается повышенная хрупкость кожи и слизистых оболочек пациента, причина которых – в мутациях генов, кодирующих различные белки.
Буллезный эпидермолиз («болезнь бабочки») – орфанное заболевание, которое встречается с частотой не более 20 случаев на 1 млн населения. Оно может протекать как в мягкой форме (без особого влияния на образ жизни больного), так и вызывать летальный исход. Известно около 7 тыс. подобных заболеваний. Сегодня исследование генетики будущих родителей позволяет предупредить возможность развития отклонений. Мутации, приводящие к болезни, могут возникнуть и у детей родителей с абсолютно здоровой наследственностью, но это происходит не чаще 5% от всех случаев заболевания.
«Буллезный эпидермолиз – это даже не болезнь, а целая группа заболеваний. Возникает мутация, которая разрушает последовательность гена, и нарушаются функции белков, регулирующих работу кожного покрова. У каждого пациента своя мутация. Наша задача заключалась в разработке подхода, ориентированного на конкретного больного, но при этом универсального», — рассказала ведущий научный сотрудник, руководитель отдела генодерматозов Центра высокоточного редактирования и генетических технологий РНИМУ им. Н.И. Пирогова Надежда Гурская.
Идея ученых заключается в том, чтобы с помощью рекомбинантного белка «отключать» в клетках мутации, ставшие причиной болезни. Они очень индивидуальны, однако разрабатывать отдельное средство для лечения каждого конкретного пациента слишком долго и дорого. Наследственные нарушения в ДНК, ставшие причиной болезни, могут быть двух типов – доминантные и рецессивные. Ученые разрабатывают подход для первого типа, который позволит помочь значительной части пациентов.
Метод редактирования генома, который намерены использовать московские специалисты, чтобы добиться нужных свойств от применяемого в терапии белка, называется CRISPR/CAS. Он позволяет вносить изменения в геном высших организмов. В 2020 году его создатели Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна получили за свое открытие Нобелевскую премию по химии.
Сначала у пациентов будут брать образец ткани, затем воздействовать на него рекомбинантным белком с отредактированным геномом. Активные белковые молекулы сами удалятся из клеток, как только выполнят свою функцию. Из имеющихся клеток выберут те, у которых удалось «отключить» болезнетворную мутацию, и пересадят их обратно в организм больного.
Ученым понадобится несколько лет, чтобы довести метод до этапа клинических исследований. Обычно этому предшествуют эксперименты на животных, но в случае с буллезным эпидермолизом это связано с рядом сложностей. Животные практически не страдают этим заболеванием, поэтому специалистам нужно научиться выращивать трансгенных мышей с этим диагнозом, у которых будут аналогичные кожные поражения. И даже в случае успеха животная модель будет сильно отличаться от свойств организма человека из-за разницы в строении кожного покрова.
Генетическая рулетка
«Сегодня существуют два подхода в лечении генетических заболеваний. Один из них — генная терапия, которая применяется уже около 20 лет. Ее принцип заключается во внедрении пациенту в организм работающей копии гена с помощью препарата. Второй подход – исправление нарушения в собственном гене человека. Это стало возможно с появлением технологии, которую только начинают массово использовать на практике. Особенность буллезного эпидермолиза в том, что он затрагивает кожу, поэтому нам нужно "починить" ген в легкодоступной части тела, куда легко пересадить обработанные клетки», — пояснил заведующий лабораторией редактирования генома Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова Денис Ребриков.
«К БЭ могут приводить мутации в разных генах, а CRISPR/CAS-терапия нацелена на конкретные участки ДНК. Когда технологию отработают, возможно, получится быстро перенастраивать систему под разные мутации. Это не так просто, нужно по-новому создавать все реагенты, но если появится отлаженная схема, это будет работать. Еще 20 лет назад генная терапия могла вызывать мутации и онкологические проблемы, но сейчас их удалось преодолеть. С CRISPR/CAS, вероятно, произойдет то же самое», — обратил внимание научный сотрудник Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН Михаил Болков.