Генетики способны манипулировать геномом различных организмов, но только когда эмбрион представляет собой единственную клетку. Когда организм становится более развитым и сложным, изменения производить затруднительно. Эти трудности не позволяют использовать замену генов с отклонениями на здоровые копии в качестве средства лечения генетических заболеваний. Дэвид Лю (David Liu) из Гарвардского университета возглавил команду исследователей, которая разрабатывает технику, позволяющую редактировать геном живых животных с помощью специализированных белков. Статья об этой работе была опубликована в Nature Biotechnology.
«Современные лекарственные препараты для лечения генетических заболеваний не устраняют основную причину болезни, — объясняет Лю. — В отличие от инфекционных заболеваний, например, которые мы лечим, уничтожая болезнетворные агенты, в случае заболевания, вызванного мутациями в наших собственных генах, нужно проникнуть в клетки и сделать операцию на нашем геноме, чтобы устранить причину. Благодаря последним открытиям учёных по всему миру, теперь у нас есть геном-редактирующие белки, которые способны сделать такую операцию. Но проблема в том, что эти белки, как практически все белки, не проникают в клетки самостоятельно».
Предыдущие методы доставки белков для редактирования генома внутрь клетки полагались на использование катионных липидов, которые являются гидрофобными молекулами, с одним положительно заряженным концом. После того, как белки притягиваются к отрицательно заряженным молекулам на поверхности клетки млекопитающего, они проникают внутрь в виде мелких пузырьков (эндосом).
«Ключевая трудность, которая была известна на протяжении десятилетий, заключается в том, что «разгрузить» эндосому очень сложно, — продолжает Лю. — Вероятность того, что белок выделится из эндосомы самостоятельно крайне низка — один на миллион при нормальных условиях». В сущности, белок попадает в ловушку.
В новом методе, разработанном группой Лю, реализован иной подход: используются белки с высоким отрицательным зарядом, аналогичным заряду РНК и ДНК. Эти белки помещаются в центр сферы — липосомы, которая прилипает к клетке.
Белки могут попасть в клетку непосредственно из липосомы, или же липосома попадает в клетку целиком, тогда её оболочка разрушается внутри, освобождая белки.
Редактирующие белки разрабатываются так, что работают в ограниченный промежуток времени. Это снижает до минимума риск дальнейшего изменения генома, нежелательного после того, как целевой ген отредактирован.
Лю надеется, что новый метод сделает возможным проведение генетической терапии различных заболеваний. У него есть ограничения, достичь любой клетки организма с его помощью нельзя. Но возможно лечение болезней крови, мышц, глаз и ушей. Так, исследователям удалось отредактировать гены в клетках внутреннего уха живых мышей.
