Американские ученые изменили гены человеческого эмбриона

Ученые успешно изменили человеческий эмбрион в лабораторных условиях.

Видання Nature опублікувало статтю групи південнокорейських і американських вчених: под руководством Шухрата Миталипова, им удалось лишить эмбрион человека от гена, что приводит к развитию тяжелого заболевания – гипертрофической кардиомиопатии. Это не первая попытка изменить человеческие эмбрионы. В июне 2017 года с’явились результаты такой работы китайских ученых, однако ее нельзя было назвать особенно успешной. Обе группы исследователей использовали технологию CRISPR-Cas9, которая позволяет найти в ДНК нужный ген и удалить или подправить его.

CRISPR – особые локусы бактерий и архей, состоящие из прямых повторяющихся последовательностей, которые разделены уникальными последовательностями (спейсерами). Спейсеры заимствуются из чужеродных генетических элементов, с которыми сталкивалась клетка (бактериофагов, плазмид). РНК, транскрибируется с локусов CRISPR, совместно с ассоциированными белками Cas обеспечивают адаптивный иммунитет за счет комплементарного зв’увязки РНК с нуклеиновыми кислотами чужеродных элементов и последующего разрушения их белками Cas. Впрочем, на данный момент имеется немало свидетельств участия CRISPR в процессах, не пов’связанных с иммунитетом.

Использование систем CRISPR-Cas для направленного редактирования геномов является перспективным направлением в современной генной инженерии. В настоящее время ученые широко используют подходы, основанные на системах CRISPR-Cas; возможно, в будущем эти подходы будут применять в медицине для лечения наследственных заболеваний.

В клетках нашего тела содержатся по две копии большинства генов. У людей с гипертрофической кардиомиопатией одна копия гена под названием MUBPC3 нормальная, а другая – с мутацией. В половых клетках (сперматозоидах или яйцеклетках) остается только одна копия каждого гена. В исследовании ученые использовали сперму мужа с гипертрофической кардиомиопатией, и в ней, соответственно, половина сперматазоидов была нормальная, а половина – с мутацией. В результате 50 процентов эмбрионов, полученных с помощью этой спермы, имели мутантный ген, а другие 50 процентов – нет. Таким же был бы процент здоровых детей и детей с гипертрофической кардиомиопатией, рожденных от этого мужчины. После редактирования зигот (оплодотворенных яйцеклеток) здоровых эмбрионов стало не 50 процентов, а 72 проценты. Другими словами, почти половину зигот с мутацией удалось отредактировать. Если бы пара, в которой один или оба партнера имеют гипертрофическую кардиомиопатию, решила родить ребенка без этой болезни, редактирование сильно бы повысило их шансы. Процедура бы состояла из обычного экстракорпорального оплодотворения, но с дополнительной стадией редактирования, чтобы увеличить число эмбрионов без мутации.

Авторы новой работы показали, что, если вводить в яйцеклетку редактор Cas9 одновременно со сперматозоидом, мозаичность существенно снижается, то есть «исправленный» вариант гена присутствует почти во всех клетках эмбриона.

Эта работа показывает, что можно подобрать условия, когда редактирование проходит точно. А значит, если бы из отредактированных эмбрионов вырос человек, то он ничем не отличался бы от НЕ отредактированного, с той лишь разницей, что у него или нее не было бы кардиомиопатии, которая гарантированно с’явилась бы без редактирования.