Новые методы генной инженерии способны исправить мутацию в стволовых клетках

Группа ученых из Института Сэнджера и Кембриджского университета впервые скорректировали генную мутацию в стволовых клетках пациента.  Исследование было сконцентрировано на мутации, провоцирующую развитие цирроза печени и эмфиземы легких.

Ученые работали с человеческими индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), поскольку, будучи однажды перепрограммированными в чашке Петри, они могут трансформироваться в клетки широкого спектра тканей. Исследователи считают, что скорректированные стволовые клетки после возвращения в организм, смогут исправить эффекты мутации, вызвавшей развитие заболевания. Для воплощения этой идеи в жизнь необходимо разработать эффективные методы встраивания ДНК, корректировки конкретного гена, удаления всей инородной информации и верификации произведенных изменений.

В данном исследовании все внимание ученых было сосредоточено на мутацию в гене альфа1-антитрипсина. Этот ген отвечает за выработку белка, который защищает от чрезмерно выраженного воспаления печени. У людей с мутацией в этом гене начинает развиваться цирроз печени, который приводит к эмфиземе легких.

Полагаясь на исследование, проведенное в Кембриджском университете и показавшее, что путем перепрограммирования стволовых клеток можно трансформировать клетки кожи в клетки печени, ученые успешно исправили ген альфа1-антитрипсин в клетках устойчивой линии, содержащей эту мутацию. С помощью специального носителя ДНК – piggyBac – они встроили правильный вариант гена. Потом последовательность piggyBac была удалена из стволовых клеток. Это позволило получить гепатоциты без остаточных следов повреждения ДНК на месте коррекции.

Затем ученые убедились в активности правильной копии гена в «обновленных» клетках печени, продемонстрировав наличие нормального белка альфа1-антитрипсина как in vitro, так и экспериментах с мышами.

Почетный доктор Института Сэнджера профессор Алан Брэдли заявил, что разработанные системы не оставляют за собой следов манипулирования генетической информацией, только проводится корректировка одного гена.

Старший научный сотрудник Медицинского исследовательского совета и ведущий исследователь Центра биологии стволовых клеток и регенеративной медицины и Отделения хирургии MRC Кембриджского университета доктор Людовик Валье объяснил, что данное исследование является только первым шагом к персонализированной клеточной терапии генетических заболеваний печени. Он заявил, что до клинического применения этой технологии ученым следует преодолеть множество препятствий, однако у них теперь есть надежные инструменты для достижения этой цели.

Анализируя стволовые клетки, исследователи обнаружили, что их геномы содержат мутации с неизвестной причиной возникновения. Однако, используя самые передовые технологии секвенирования, они смогли найти клетки с минимальным количеством мутаций, последствия которых можно было изучить. Они пришли к выводу, для применения разработанных технологий необходим тщательный скрининг стволовых клеток.

На заключительном этапе исследования ученые взяли клетки у пациента с дефицитом альфа1-антитрипсина и провели коррекцию точно так же, как и в клетках устойчивой линии. После вживления «исправленные» клетки начали нормально функционировать.

Профессор биологии дыхания Кембриджского университета Дэвид Ломас сказал, что в на сегодняшний день не существует методов лечения генетических заболеваний печени, и ученым нужно срочно искать альтернативные способы лечения таких заболеваний. Он уверен, что это исследование – это важный шаг в разработке методов лечения, которые будут улучшать и спасать жизнь множеству пациентов.

По материалам www.lifesciencestoday.ru