Дослідження показує перспективність лікування генетичних захворювань у ссавців під час внутрішньоутробного розвитку в перші три місяці вагітності
A генетичний Розлад - це стан або захворювання, яке спричинене аномальними змінами або мутаціями в гені ДНК людини. наш ДНК забезпечує необхідний код для створення білків, які потім виконують більшість функцій у нашому тілі. Навіть якщо одна ділянка нашої ДНК якимось чином змінюється, пов’язаний з нею білок більше не може виконувати свою нормальну функцію. Залежно від того, де відбувається ця зміна, вона може мати незначний вплив або взагалі не мати впливу, або може змінити клітини настільки сильно, що потім може призвести до генетичний розлад або хвороба. Такі зміни викликані помилками в реплікації (дуплікації) ДНК під час росту або факторами навколишнього середовища, способом життя, курінням і впливом радіації. Такі розлади передаються нащадкам і починають виникати, коли дитина розвивається в матці матері, і тому їх називають «вродженими дефектами».
Вроджені дефекти можуть бути незначними або надзвичайно серйозними і можуть впливати на зовнішній вигляд, функцію органу та деякі аспекти фізичного чи розумового розвитку. Мільйони дітей щорічно народжуються з серйозними генетичний умови. Ці дефекти можна виявити під час вагітності, оскільки вони проявляються протягом перших трьох місяців вагітності, коли органи ще формуються. Для виявлення доступна методика під назвою амніоцентез генетичний аномалії у плода шляхом дослідження амніотичної рідини, виділеної з матки. Однак навіть за допомогою амніоцентезу їх лікування неможливо, оскільки немає жодних варіантів внесення будь-яких виправлень до народження дитини. Деякі дефекти є нешкідливими і не потребують втручання, але деякі інші можуть мати серйозний характер і вимагати тривалого лікування або навіть бути смертельними для немовляти. Деякі вади можна виправити невдовзі після народження дитини – наприклад, протягом тижня, – але здебільшого для лікування вже пізно.
Лікування генетичний стан у ненародженої дитини
Вперше революційна техніка редагування генів була використана для лікування "генетичний розлад» у мишей під час розвитку плода в матці в дослідженні дослідників з Університетів Карнегі-Меллона та Єльського університету. Добре встановлено, що під час раннього розвитку ембріона (протягом перших трьох місяців вагітності) є багато стовбурових клітин (тип недиференційованих клітин, які можуть стати будь-якими типами клітин після дозрівання), які діляться з великою швидкістю. Це відповідний момент часу, коли a генетичний мутація, якщо її виправити, зменшить вплив мутації на розвиток від ембріона до плоду. Є шанси, що важка генетичний стан можна навіть вилікувати, і дитина народиться без небажаних вроджених вад.
У цьому дослідженні, опублікованому в Природа зв'язку дослідники використали техніку редагування генів на основі пептидних нуклеїнових кислот. Цей метод використовувався раніше для лікування бета-таласемії – a генетичний розлад крові, при якому гемоглобін (HB), що виробляється в крові, значно знижується, що потім впливає на нормальне постачання киснем до різних частин тіла, що призводить до серйозних аномальних наслідків. У цій техніці були створені унікальні синтетичні молекули, які називаються пептидними нуклеїновими кислотами (ПНК) (утворені з комбінації синтетичного білкового каркасу з ДНК і РНК). Потім наночастинку використовували для транспортування цих молекул ПНК разом із «здоровою та нормальною» ДНК донора до місця розташування генетичний мутація. Комплекс ПНК і ДНК ідентифікує вказану мутацію на ділянці, молекула ПНК зв’язує та розкриває подвійну спіраль мутованої або дефектної ДНК. Нарешті, ДНК донора зв’язується з мутованою ДНК і автоматизує механізм виправлення помилки ДНК. Основне значення цього дослідження полягає в тому, що воно проводилося на плоді, тому дослідникам довелося використовувати метод, аналогічний амніоцентезу, коли вони вставляли комплекс PNA в амніотичний міхур (амніотичну рідину) вагітних мишей, плоди яких несли ген мутація, яка викликає бета-таласемію. Після однієї ін'єкції PNA було виправлено 6 відсотків мутацій. У цих мишей спостерігалося покращення симптомів захворювання, тобто рівні гемоглобіну були в межах норми, що можна було інтерпретувати як мишей, які «вилікувалися» від захворювання. Вони також продемонстрували підвищену виживаність. Ця ін’єкція була в дуже обмеженому діапазоні, але дослідники сподіваються, що можна досягти ще вищих показників успіху, якщо ін’єкції робити кілька разів.
Дослідження є актуальним, оскільки не було виявлено жодних відхилень від цілей, а була скоригована лише потрібна ДНК. Методи редагування генів, такі як CRISPR/Cas9, хоча легше використовувати для дослідницьких цілей, вони все ще суперечливі, оскільки вони розрізають ДНК і здійснюють сторонні помилки, оскільки вони також пошкоджують нецільову нормальну ДНК. Через це обмеження вони не ідеально підходять для розробки терапії. Враховуючи цей фактор, метод, показаний у поточному дослідженні, зв’язується лише з цільовою ДНК та відновлює її та не показує нульових зовнішніх помилок. Ця цільова якість робить його ідеальним для терапії. Такий метод у його поточному дизайні також потенційно може бути використаний для «лікування» інших захворювань у майбутньому.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Ricciardi AS та ін. 2018. Внутрішньоутробна доставка наночастинок для сайт-специфічного редагування геному. Природа зв'язку. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2
***
