CRISPR-терапию впервые применили in vivo. Для лечения слепоты
В США начались клинические испытания CRISPR-терапии для борьбы с одной из форм врожденной слепоты — амаврозом Лебера 10 типа. Первому пациенту ввели раствор под сетчатку одного из глаз, оценить успехи терапии можно будет только через месяц. Сейчас же ученые просто сообщают, что это первый случай, когда технологию CRISPR/Cas9 применяют для редактирования генома человека in vivo. Подробнее об испытаниях можно прочесть в пресс-релизе компании Editas Medicine или в репортаже Associated Press.
Разговоры о генетическом редактировании с помощью CRISPR/Cas9 идут уже несколько лет, но клинические успехи (если не считать генетически модифицированных детей в Китае) появились только недавно — например, первых пациенток удалось избавить от серповидноклеточной анемии и бета-талассемии. Тем не менее, во всех этих случаях редактирование происходило in vitro: у людей забирали часть клеток, например, стволовые клетки крови, обрабатывали системой CRISPR/Cas9, размножали и вводили обратно в организм.
До сих пор никому не удавалось успешно отредактировать геном человека in vivo. В 2018 году ученые пробовали применить предыдущую технологию редактирования — нуклеазу «цинковые пальцы» — на больном с синдромом Хантера, но результаты оказались неоднозначными. Теперь же компании Editas Medicine и Allergan предприняли новую попытку.
В качестве мишени они выбрали одну из форм врожденной слепоты — конгенитальный амавроз Лебера 10 типа. При этой болезни человек или рождается слепым, или теряет зрение вскоре после появления на свет, но сам глаз при этом выглядит здоровым. Причина слепоты — мутация в гене CEP290, который отвечает за формирование выростов в фоторецепторных клетках — палочках и колбочках. У носителей этой мутации структура сетчатки соответствует норме, но клетки развиваются неполноценно и неспособны воспринимать свет. С течением времени такие клетки гибнут, поэтому важно начать лечение достаточно рано, пока их еще можно спасти.
Слепота — очень удобная модель для тестирования новых технологий. Во-первых, у таких пациентов легко отследить результат лечения. Во-вторых, у них снижен риск отторжения препарата, поскольку глаз — это иммунопривилегированная зона, туда не добирается большинство клеток иммунитета. В-третьих, из-за того, что глаз изолирован от общего кровотока, крайне маловероятно, что препарат мигрирует куда-то за его пределы. Это важно как для лечения стволовыми клетками (чтобы избежать метастазирования при перерождении в опухоль), так и для генетического редактирования (чтобы исправления не затронули другие ткани и органы).
Кроме того, уже известно, что слепота поддается лечению с помощью генной терапии. В 2017 году в США одобрили препарат Luxturna: он доставляет в клетки здоровую копию гена и позволяет смягчить симптомы амавроза Лебера 2 типа (он вызван другой мутацией). The Washington Post рассказывала историю человека, которому Luxturna частично вернула зрение: он начал ориентироваться в темноте, впервые в жизни увидел звезды и научился различать эмоции на лице своей матери.
Но не каждый ген можно доставить в клетки извне. Амавроз Лебера 10 типа вызван мутацией в более длинном гене, слишком крупном для вирусных частиц, которые используют для генной терапии. Поэтому препарат Editas Medicine и Allergan — это полноценное генетическое редактирование in vivo. Пациенту под общим наркозом ввели тонкую иглу под сетчатку одного из глаз и доставили молекулы системы CRISPR/Cas9 прямо к палочкам и колбочкам. Сама по себе операция не несет в себе рисков для здоровья, но насколько она эффективна, можно будет оценить по меньшей мере через месяц.
Специалисты компании планируют попробовать новую терапию на 18 пациентах с разной степенью потери зрения. Их разделят на три группы, каждая из которых получит свою дозу. Если лечение окажется успешным, у пациентов будет возможность повторить операцию на своем втором глазу.
Мы уже писали о разных способах применения CRISPR-редактирования in vitro: например, для борьбы с ВИЧ или раком. А в начале 2020 года одну из таких методик — терапию против гемофилии А — признали эффективной в долгосрочной перспективе.
Полина Лосева
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.