Человеческий эмбрион отредактировали против ВИЧ
Оплодотворённую яйцеклетку можно снабдить мутацией, которая должна защищать от ВИЧ, однако эффективность такой защиты с молекулярно-генетической точки зрения пока что невелика.
Вирус иммунодефицита разрушает иммунитет, проникая в Т-лимфоциты и размножаясь в них. Чтобы пробраться в иммунную клетку, ВИЧ должен связаться с молекулой-рецептором, сидящей на клеточной мембране. Очевидно, если рецепторный белок будет выглядеть не так, как привычно вирусу, то и заражения не произойдёт, и иммунитет останется цел.
Частицы ВИЧ на поверхности лимфоцита. (Фото Callista Images / cultura / Corbis.)
‹› Юн Фань (Yong Fan)и его коллеги из Медицинского университета Гуанчжоу попытались отредактировать человеческий эмбрион так, что его клетки стали недоступны для ВИЧ. Известно, что у многих людей с природной устойчивостью к вирусу есть мутация в гене CCR5, который кодирует вышеупомянутый рецептор. Вот эту мутацию исследователи и захотели внести в ДНК эмбрионов, воспользовавшись системой генетического редактирования CRISPR/Cas9. Про CRISPR/Cas9 мы писали неоднократно, суть её сводится к тому, что она позволяет целенаправленно вносить изменения в любой участок генома. На молекулярном уровне всё происходит так: специальный фермент разрезает ДНК там, куда его приведёт связанная с ним молекула РНК.
«Адрес» того гена, который нужно отредактировать, мы записываем в РНК-гиде; после того, как фермент-«редактор» внёс разрыв, сюда приходят собственно клеточные белки и разрыв этот заделывают – причём заделывают они его с ошибками, то есть тут появляются мутации, делающие ген неактивным или бесполезным. Метод позаимствовали у бактерий, которые с помощью CRISPR/Cas защищаются от вирусов: Cas9 – белок, разрезающий вирусную ДНК, а CRISPR – последовательность в бактериальной хромосоме, на которой синтезируются РНК-гиды для обнаружения вирусного генома. Необходимо добавить, что разновидностей CRISPR/Cas у бактерий существует несколько (Cas9 – только один из белков, который в неё входит), а после того, как в молекулярной биологии поняли её исследовательские перспективы, к естественным разновидностям CRISPR/Cas добавилось ещё и множество искусственных, оптимизированных для выполнения тех или иных задач.
Для экспериментов по созданию устойчивых к ВИЧ эмбрионов отобрали 213 яйцеклеток, которые использовали для искусственного (экстракорпорального) оплодотворения, но которые оказались в итоге бракованными из-за того, что в результате у них появились неполадки в хромосомном наборе (то есть нормальный эмбрион на каком-то этапе развития всё равно бы погиб). Из этих 213 для опытов с редактированием генома подошли только 26, и только в 4 из них, как пишут авторы работы в Journal of Assisted Reproduction and Genetics, удалось внести необходимую мутацию. Однако успех всё равно оказался в лучшем случае половинчатым.
Ген CCR5, как и любой другой ген, существует в геноме как минимум в двух копиях, на материнской хромосоме и на отцовской хромосоме, и вот на каких-то хромосомах CCR5 оставался неотредактированным, либо же он оказывался с какими-то другими мутациями, которые не обязательно создают устойчивость к ВИЧ. После нашумевшей работы по «редактированию человека», о которой мы сообщали год назад, это пока что только вторая статья, где речь снова идёт о человеческом эмбрионе. Весь прошлый год в науке кипели страсти по поводу этичности подобных опытов – в перспективе методы CRISPR/Cas позволят не только избавляться от вредных мутаций, но и делать человека «под заказ», и большая часть дискуссий как раз была посвящена тому, что эксперименты с человеческими эмбрионами (пусть даже и с негодными и полученными в пробирке) нужно как-то оформить правовым образом. Однако, если судить по эффективности, с которой мы пока можем осуществлять правку эмбрионьей ДНК, до создания генетически перепрограммированных людей нам ещё далековато.
Если вернуться к ВИЧ, то для борьбы с ним есть и другой подход: дать клетке саму систему CRISPR/Cas, заранее запрограммированную на то, чтобы уничтожать вирусные гены. В статье, недавно опубликованной в Cell Reports, исследователи из Университета Макгилла пишут, что Т-лимфоциты, которым ввели ДНК с инструкциями для синтеза и сборки компонентов CRISPR/Cas, успешно сопротивлялись инфекции. (В данном случае экспериментировали не с эмбрионом, а с лабораторной культурой иммунных клеток.) Правда, спустя некоторое время вирусные частицы всё-таки стали появляться из инфицированных Т-лимфоцитов, несмотря на CRISPR/Cas, которой их снабдили. Похожая неудача случилась и в экспериментах Атце Даса (Atze Das) и его коллег из Университета Амстердама.
С одной стороны, это можно объяснить способностью вируса стремительно мутировать, так что в результате CRISPR/Cas перестаёт узнавать мишень – потому что последовательность в вирусном геноме успела достаточно измениться. С другой стороны, сама по себе редактирующая система может срабатывать так, что вирус ничего не почувствует: как мы говорили выше, результат всей процедуры здесь – появление мутации, отключающей ген, и в случае ВИЧ такую мутацию внести может быть очень непросто.