К сожалению, сайт не работает без включенного JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего браузера.

Золото помогает изменить гены человека

Фото Gregor Fischer / DPA / TASS
Фото Gregor Fischer / DPA / TASS
Систему редактирования генов CRISPR можно доставить в человеческие клетки с помощью наночастиц золота. Таким образом генетикам удалось исправить наследственный дефект в гене гемоглобина и защитить лейкоциты от ВИЧ

Исследователям из Центра раковых исследований Фреда Хатчинсона (Сиэттл) удалось разработать методику, сильно упрощающую процедуру редактирования генов в клетках человека. В основе метода — наночастицы золота, благодаря которым компоненты «молекулярной машины» редактирования CRISPR доставляются прямо в ядро клетки. Результаты работы были опубликованы вчера в Nature Materials.

Технология CRISPR позволяет направленно менять информацию, записанную в ДНК. Для этого нужно доставить к ДНК-мишени два основных компонента: молекулу-«гид», которая найдет среди десятков тысяч генов точное место «оперативного вмешательства», и фермент, разрезающий в этом месте молекулу ДНК, чтобы начать процесс «починки». Сложность представляет доставка компонентов комплекса внутрь клетки. Для этого нередко используются инактивированные вирусные частицы. Более прямолинейный подход — импульс электрического тока. Он стимулирует попадание в ядро посторонней ДНК, но при этом может повредить или даже убить клетку.

«Мне хотелось найти что-то попроще — какой-то способ пассивно доставить аппарат редактирования в стволовые клетки крови», — говорит руководитель исследования доктор Дженнифер Адер.

 

Наночастицы золота — золотые шарики диаметром примерно в одну миллиардную крупинки соли — уже четверть века используются в молекулярной биологии и генетической инженерии. С их помощью биологи вводили чужеродные гены в клетки растений: таким образом были созданы многие генетически модифицированные сорта. Преимущество золотых наночастиц в том, что молекулы нуклеиновых кислот легко к ним прилипают, а сами частицы сравнительно легко попадают в ядро, преодолевая различные клеточные барьеры.

Доктор Адер и ее сотрудник Реза Шахбази уже много лет занимаются применением золотых частиц для доставки в клетку различных веществ. В данном случае исследователи получили наночастицы золота из лабораторного коллоидного раствора. Затем их отсортировали по размеру: идеальным оказался диаметр 19 нм. При таком размере поверхность частиц достаточна, чтобы на ней разместились все нужные молекулы, но при этом частица еще достаточно мала, чтобы беспрепятственно проникать в клеточное ядро. Сверху частицы покрывались полиэтиленимином: это создавало на поверхности небольшой положительный заряд, благодаря которому клетка «принимала лекарство» охотнее.

 

Для демонстрации возможностей метода биологи отредактировали гены культуры стволовых клеток, которые способны превращаться в различные клетки человеческой крови. В одной линии клеток был отредактирован ген CCR5: измененный вариант этого гена делает клетки иммунными к заражению ВИЧ. Именно этот ген подвергся редактированию в сенсационных опытах китайского генетика Хэ Цзянькуя, отредактировавшего полгода назад геномы девочек-близнецов. В отличие от Хэ, редактировавшего зародышевые клетки человека (и тем самым создавшего людей, способных передавать новый ген своим потомкам), исследователи из Центра Фреда Хатчинсона работали с культурой клеток, которая в принципе не способна развиться в человеческий организм: изменения в любом случае затронули бы лишь клетки крови пациента.

В другой линии клеток был изменен ген гамма-гемоглобина: подобные процедуры дают ключ к лечению таких заболеваний крови, как серповидно-клеточная анемия и талассемия.

Исследователи обнаружили, что примерно через 6 часов после добавления золотых частиц клетки их усвоили, и в течение следующих суток-двух в них происходило редактирование генов. Отредактированные клетки были введены мышам, используемым как модель человеческих заболеваний. Эффект достиг максимума через 8 недель после введения. Клетки с измененными генами обнаружились у мышей и спустя пять месяцев. Они присутствовали в костном мозгу, селезенке и вилочковой железе. Среди обработанной культуры клеток редактированию подверглись 10-20%. Это высокий результат, однако биологи намерены довести эффективность метода до 50%. В перспективе это даст в руки медикам метод лечения серьезных наследственных заболеваний.

 

Профессор «Сколтеха» Константин Северинов так прокомментировал эту научную работу: «Доставка генных редакторов электропорацией — фактически разрядом тока высокого напряжения — токсична: многие клетки умирают от такой процедуры. Вирусы могут использоваться для доставки различными способами, но взаимодействие вирусных частиц с клеткой также может быть токсично, а кроме того, не все клетки способны взаимодействовать с вирусами. В целом есть общая проблема доставки — не важно, чего именно — в клетки. Для этой цели могут быть использованы наночастицы. По утверждению авторов, этот метод не инвазивен, не токсичен и эффективен».

Профессор Северинов, однако, считает, что к результатам следует относиться с осторожностью: «В общем случае необходимо решить не просто проблему доставки — клетки имеют тенденцию захватывать внутрь всякую дрянь, если она правильного размера — а направленной доставки. Как ввести интересующее нас вещество в клетку определенного типа? Это очень большая нерешенная проблема, которая ограничивает не только применение методов геномного редактирования, но и различных способов лечения рака, и многого другого. Пока общих решений не просматривается».

Мы в соцсетях:

Мобильное приложение Forbes Russia на Android

На сайте работает синтез речи

Рассылка:

Наименование издания: forbes.ru

Cетевое издание «forbes.ru» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия Эл № ФС77-82431 от 23 декабря 2021 г.

Адрес редакции, издателя: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Адрес редакции: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Главный редактор: Мазурин Николай Дмитриевич

Адрес электронной почты редакции: press-release@forbes.ru

Номер телефона редакции: +7 (495) 565-32-06

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети «Интернет», находящихся на территории Российской Федерации)

Перепечатка материалов и использование их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, возможны только с письменного разрешения редакции. Товарный знак Forbes является исключительной собственностью Forbes Media Asia Pte. Limited. Все права защищены.
AO «АС Рус Медиа» · 2024
16+