Редактирование гена восстановило функцию печени при редком заболевании

Исследователи Детского медицинского научного института (CMRI) при Университете Сиднея разработали подход к редактированию генома, который встраивает лечебную последовательность непосредственно в повреждённый ген — в его естественное место в хромосоме, а не добавляет лишнюю копию. В доклинических моделях метод восстановил активность фермента ОТЦ в клетках печени, включая клетки, полученные непосредственно от пациентов. Работа опубликована в журнале Molecular Therapy; до клинических испытаний у людей необходима дополнительная оценка безопасности.

Почему дефицит ОТЦ так сложно лечить

Орнитинтранскарбамилаза (ОТЦ) — фермент, без которого печень не может правильно расщеплять аммиак, образующийся при переработке белков. Дефицит ОТЦ — наследственное заболевание, сцепленное с X-хромосомой; оно нарушает цикл мочевины, из-за чего аммиак накапливается в крови и может вызывать повреждение мозга или смерть. Более 500 различных мутаций в гене ОТЦ способны вызвать болезнь, что делает создание лечения, нацеленного на конкретную мутацию, практически невозможным.

Существующая генная терапия доставляет в клетки рабочую копию гена ОТЦ с помощью вирусного носителя. Проблема в том, что эта дополнительная копия существует отдельно от собственной ДНК пациента. По мере роста печени у ребёнка клетки делятся, и «лишний» ген постепенно разбавляется — терапевтический эффект ослабевает именно тогда, когда лечение нужно больше всего.

Что такое HITI и почему это принципиально иначе

Команда под руководством доцента Саманты Гинн применила метод HITI (homology-independent targeted integration) — интеграцию терапевтической последовательности непосредственно в нужный локус гена, не зависящую от гомологии. Это означает, что метод работает независимо от конкретной мутации: вместо исправления каждой отдельной ошибки в коде он вставляет рабочую версию гена прямо в нужное место, под контроль собственных регуляторных элементов гена.

Доставка осуществлялась двумя разными вирусными носителями на основе аденоассоциированного вируса (ААВ): один переносил инструментарий для редактирования (систему CRISPR-Cas9), другой — донорную терапевтическую последовательность без собственного промотора. Отсутствие промотора в доноре принципиально: ген начнёт работать, только если встроится именно в правильное место.

Результаты в моделях

В мышиных моделях дефицита ОТЦ:

• активность фермента ОТЦ выявлена в до 40% клеток печени;
• общая активность фермента в печени более чем удвоилась;
• уровень оротовой кислоты в моче — ключевого биомаркера нарушения цикла мочевины — нормализовался в течение трёх недель;
• уровень аммиака в крови после белковой нагрузки статистически не отличался от здоровых мышей-контролей.

В первичных гепатоцитах человека, полученных от пациентов с дефицитом ОТЦ, экспрессия фермента восстановилась до 48%.

Важный нюанс: в ходе работы авторы также выявили осложнение редактирования, требующее дальнейшей оценки безопасности. Конкретные детали этого осложнения в доступных материалах не раскрываются, однако авторы указывают на него как на задачу для следующего этапа.

Читайте также по теме: генетическом механизме бесплодия и раннего угасания функции яичников.

Принципиальное преимущество подхода перед стандартной генной терапией: встроенный в собственный локус ген наследуется дочерними клетками при делении. Это делает эффект потенциально долгосрочным даже в растущей детской печени.