Ученые из Вашингтонского университета смогли вылечить мышей от тяжелого наследственного заболевания, приводящего к мышечной дистрофии. Для этого они использовали технологию CRISPR/Cas9. Статья биологов опубликована в журнале Nature Communications.
Мышечная дистрофия Дюшенна — генетическое заболевание, которое вызвано мутацией гена DMD, кодирующего белок дистрофин, расположенный на X-хромосоме. Женщины болеют ею только в том случае, если обе их X-хромосомы имеют мутантный аллель. Если же дефектна только одна копия DMD, то в этом случае представительница слабого пола будет носителем. Если же мужчина имеет поврежденный ген, то, из-за отсутствия второй Х-хромосомы, которая могла бы компенсировать мутацию, он неизбежно заболеет дистрофией. В конечном итоге из-за нарушения функций мышц пациенты теряют способность двигаться и умирают.
В своих исследованиях ученые сконцентрировались на нонсенс-мутациях в 53-м экзоне (кодирующей области гена) DMD. При нонсенс-мутации в гене образуется участок последовательности, который преждевременно останавливает синтез белка. 53-й экзон является своеобразной горячей точкой, в которой возникает приблизительно 60 процентов дефектов, приводящих к развитию мышечной дистрофии.
Для восстановления функции гена специалисты решили вырезать из него экзон с нонсенс-мутацией. Для этого биологи воспользовались технологией CRISPR/Cas9. Она представляет собой систему редактирования генов, состоящей из белковых «ножниц» Cas9 и направляющей их молекулы sgРНК, которая указывает, где Cas9 должны разрезать ген.
Для доставки ДНК в мышечные клетки грызунов с нонсенс-мутацией в 53-м экзоне ученые использовали векторы, созданные на основе аденоассоциированных вирусов (AAV). Вектором в данном случае называют вирусную оболочку, в которой находится нуклеиновая кислота. Он, подобно инфекционному агенту, проникает внутрь клетки и встраивает содержащуюся в ней ДНК в геном. Из-за того, что в AAV-вектор можно вставить только небольшой фрагмент ДНК, исследователи использовали два вирусных «пакета доставки». В одном находился ген, кодирующий белок Cas9, в другом — две sgРНК, нацеленные на два различных участка DMD.
Cas9 вырезал из гена фрагмент ДНК длиной в 45 тысяч нуклеотидов, содержащий мутацию. После этого DMD начинает кодировать дистрофин, лишенный 110 аминокислот, однако убранный участок не играл важной роли. В результате мышцы у животных стали восстанавливать свои функции.