Исследователи утверждают, что новая терапия редактирования генома CRISPR-Cas9 может помочь в лечении сердечных заболеваний и восстановлении поврежденных тканей после сердечного приступа. Исследование было опубликовано в журнале Science.
Актуальность проблемы
Ежегодно на долю сердечно-сосудистых заболеваний приходится около 32% всех смертей во всем мире. Исследователи из Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса (University of Texas Southwestern Medical Center) заявляют, что новая терапия редактирования генов может помочь в лечении сердечных заболеваний.
Исследовательская группа также обнаружила доказательства того, что терапия может помочь восстановить поврежденные ткани сразу после сердечного приступа.
Каждый год на сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), также известные как болезни сердца, приходится около 32% всех смертей во всем мире. Наиболее распространенным типом сердечных заболеваний является ишемическая болезнь сердца, при которой кровь не может должным образом поступать к сердечной мышце. Если приток крови к сердцу полностью перекрыт, это может вызвать сердечный приступ.
Исследователи из Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса полагают, что новая терапия редактирования генома CRISPR-Cas9 может помочь как в лечении сердечных заболеваний, так и в восстановлении поврежденных тканей сразу после сердечного приступа с помощью мышиной модели.
Что означает редактирование генома CRISPR?
Редактирование генов дает ученым возможность изменять ДНК человека.
CRISPR (сгруппированные регулярно расположенные короткие палиндромные повторы)/Cas9 – одна из технологий, используемых при редактировании генов. Используя эту технологию, ученые могут «включать и выключать» определенные гены в клетках человека. Они также могут “вырезать” или добавлять к клеточной ДНК. Предыдущие исследования показали, что CRISPR / Cas9 является потенциальным средством лечения таких заболеваний, как:
- серповидноклеточная анемия
- ВИЧ
- Болезнь Паркинсона
- некоторые виды рака
Редактирование генома и заболевания сердца
По словам Эрика Олсон (Eric Olson), профессора и заведующего кафедрой молекулярной биологии Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса и автора нового исследования, сердечно-сосудистые заболевания являются наиболее частой причиной смерти во всем мире. Однако, согласно исследованиям 2008 года, методы лечения их ограничены и часто имеют неблагоприятные побочные эффекты.
«Редактирование генома позволяет ученым нацеливаться на медиаторы заболевания с высокой специфичностью и только в поврежденном органе (например, сердце), что означает потенциально высокую терапевтическую пользу при меньшем количестве неблагоприятных побочных эффектов», – объяснил он.
Используя модель мыши, доктор Олсон и его команда изучили свою новую терапию редактирования генома CRISPR-Cas9. Для того чтобы компоненты системы редактирования генов достигли сердца, они были упакованы в вирусную систему доставки, которая нацелена на сердце мышей и крупных млекопитающих.
«Система редактирования генома CRISPR-Cas9 состоит из направляющей РНК и базового редактора», – пояснил он, когда его спросили, как работает новая генная терапия.
«Направляющая РНК соответствует определенной области в геноме и действует так, чтобы привести базовый редактор в тесный контакт с определенным геном. Базовый редактор точно модифицирует ген. В нашем подходе мы использовали специфическую направляющую РНК для нацеливания базового редактора на ген CaMKIIδ. Базовый редактор модифицировал этот ген, чтобы предотвратить хроническую сверхактивацию белка CaMKIIδ, который является индуктором сердечных заболеваний», – заявил Эрик Олсон, автор исследования.
Исследователи также обнаружили, что использование терапии CRISPR-Cas9 для подавления гена CaMKIIδ у мышей помогло защитить их от ишемического/ реперфузионного повреждения (IRI) сердца из-за сердечных заболеваний.
Кроме того, ученые обнаружили, что введение мышам реагентов для редактирования генов вскоре после IRI помогло им восстановить сердечную функцию после серьезных повреждений, таких как сердечный приступ.
Следующие шаги в исследовании CRISPR
Когда исследователя спросили, как этот тип генной терапии может повлиять на лечение сердечных заболеваний в будущем, доктор Олсон сказал, что реваскуляризация инфарктной артерии с помощью катетерного вмешательства останется первым терапевтическим шагом для пациентов с острым сердечным приступом.
«К сожалению, сердечная функция зачастую нарушается после этого события», – объяснил он. «Именно здесь наш подход может быть применен в будущем для улучшения сердечной функции после сердечного приступа. Однако предстоит еще много работы».
Доктор Олсон также подчеркнул, что на следующих этапах этого исследования его команда попытается повысить эффективность и специфичность своей конструкции для редактирования генома CRISPR-Cas9, а также попытается найти другие, невирусные методы доставки.
«Предстоит провести несколько исследований безопасности, и нам также нужно будет проверить, работает ли наш подход на крупных млекопитающих», – добавил он.
Генная терапия CRISPR потенциально может “изменить правила игры”
Доктор Ричард Райт (Richard Wright), кардиолог из Медицинского центра Провиденс Сент-Джонс (Providence Saint John’s Health Center) в Санта-Монике, штат Калифорния, заявил, что если данная новая генная терапия сработает, это «изменит правила игры».
«Это показывает, что если вы можете манипулировать реакцией организма на травму, вы потенциально можете избежать того, что мы привыкли считать неизбежным (повреждение)», – объяснил он. «В данном случае это сердечная дисфункция после ишемического повреждения сердца. Так что это будет здорово, если все получится».
Однако доктор Райт предупредил, что, поскольку это исследование проводилось на мышах, не все методы лечения, которые работают на мышах, будут работать и на людях.
«Некоторые вещи в этой области, которые работают на крысах или мышах, могут не работать на свиньях или людях, поэтому их необходимо перенести на более крупных животных, чтобы увидеть, сохраняется ли эффект по-прежнему. И, конечно, весь вопрос в том, чтобы изменить — а с технологией CRISPR вы меняете навсегда — эти конкретные клетки, поэтому еще предстоит определить, будет ли это безопасно для людей», – отметил доктор Ричард Райт, кардиолог.
Авторы другого исследования утверждают, что CRISPR-терапия может привести к раку.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
