Редактирование генов человека: фантастика или реальность
Содержание
Генная терапия все больше становится реальностью, которая в будущем поможет ученым «отключать» гены, приводящие к развитию таких заболеваний и патологий, как деменция, ожирение, повышенный холестерин, сердечные приступы и так далее. Что это значит для решения вопросов старения: применение редактирования генов позволит устранить ущерб, накопленный в течение жизни. Болезни, воздействие химических веществ, неблагоприятная экологическая обстановка, неправильное питание, стрессы — все это влияет на эпигенетические метки организма, что и приводит к его старению и нередко преждевременному.
Деменция как следствие прионной болезни
Одной из причин развития дегенеративных заболеваний головного мозга может стать прионная болезнь — редкая и неизлечимая патология, которая развивается под воздействием прионов (инфекционных патогенов, или особых белков с аномальной структурой).
Ученым до сих пор неясна функция патогенного белка, способного менять форму и спонтанно слипаться, вызывая смерть головного мозга. Кроме того, многие прионные заболевания — инфекционные или вызваны воздействием уже слипающихся белковых структур.
При этом болезнь может быть генетической, а значит, передается по наследству. Есть ли лекарство от такой мутации? Сегодня молекулярные биологи работают над решением этого вопроса, экспериментируя с методами генной терапии и экспрессией генов (процессом, при котором наследственная информация от определенного участка ДНК преобразуется в РНК/белок).
Лабораторные исследования
Ученые из института Брода в Бостоне в 2024 году смогли создать редактор, способный отключать у мышей ген приона в головном мозге, что исключило риск закрепления болезни. В будущем планируется провести эксперимент с редактированием уже генов человека.
Однако особенность редактора была в том, что он не касается самих генов.
Важно понимать, что ни одна клетка человеческого организма не производит все белки, для которых у нее есть определенный генный набор. Например, кровяным клеткам не нужны те же белки, что и нейронным структурам. Но как на уровне клетки происходит отключение ненужных генов? Ответ скрывается в установке особых замков — химических изменений оснований, из которых состоит ДНК, или белков, хранящих ДНК внутри клеточной структуры. И здесь уже речь идет об эпигенетических метках, так как сами изменения происходят «поверх» генома, а не внутри него.
На основе этого ученые установили замок на ген приона, используя метод эпигенетического редактирования. Особенность технологии в том, что она действует на геном более щадяще, чем, если бы использовался жесткий редактор. В этом случае ДНК не разрезается на две части, а подключается специальный фермент, который позволяет установить/снять химический замок в определенном месте генома.
Еще одно исследование проводилось компанией nChroma Bio в Бостоне, которая также специализируется на изучении человеческой эпигенетики. В данном случае ученые проводили исследование клетки car-t — манипулирующей иммунной структуры, которая может стать основной для перспективного лечения онкологических заболеваний. Но здесь можно столкнуться с рядом нюансов:
- Чтобы добиться эффективности, нужно вносить множество правок в геном.
- Придется отключать сразу несколько генов, что приведет к многократному редактированию посредством crispr-Cas9. В результате будет уничтожено множество клеток.
Если же применять эпигенетический редактор, то такую манипуляцию можно назвать «нетоксичной», так как не происходит массового уничтожения клеточных структур. Здесь из минусов следует отметить непостоянство правок. Однако они остаются долгосрочными. Кроме того, этот генетический метод считается менее радикальным.
Возможно, в будущем эпигенетическое редактирование станет прививкой для защиты от сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета, ожирения, но не от воздействия вирусов. К примеру, с помощью редактора можно будет блокировать гены, вызывающие нездоровый холестерин. Так как эффект непостоянен, человеку придется делать такую «прививку» через каждые 5–10 лет.
Поэтому еще одна цель генной терапии — это устранение «шрамов», которые появляются в организме под воздействием разных факторов, приводящих к воспалениям, заболеваниям и старению.
Список литературы
Epigenetic editors are a gentler form of gene editing. // The Economist — 2025. Источник: economist.com
Пестрикова А. А. Генное редактирование человека: формирование международных принципов правового регулирования. // Актуальные проблемы российского права — 2020. Источник: cyberleninka.ru
Осадчий И. С., Камалян С. О., Тумашова К. Ю., Георгиев П. Г., Максименко О. Г. Редактирование жизненно важных генов с помощью системы CRISPR/Cas9 на модели дрозофилы. // Acta Naturae (русскоязычная версия) — 2023. Источник: cyberleninka.ru
Лепик К. В., Попова М. О., Шакирова А. И., Сергеев В. С., Поттер А. Я. Генная терапия на основе трансплантации гемопоэтических стволовых клеток с использованием сайт-специфического редактирования генома. // Гены и клетки — 2016. Источник: cyberleninka.ru
Мохов А. А., Чапленко А. А., Яворский А. Н. Использование технологий геномного редактирования: достижения и перспективы. // Биомедицина — 2019. Источник: cyberleninka.ru
Манипулирование генами для исправления наследственных заболеваний, препятствия развитию онкологии или улучшения урожая в сельском хозяйстве — идеи не новые. И генная инженерия (genetic engineering) смогла далеко шагнуть в этих направлениях, несмотря на то, что более ранние технологии испытывали трудности из-за своей небезопасности или чрезмерной сложности. В статье расскажем о том, что сегодня представляет собой генная инженерия, какую роль играет в решении вопросов долголетия и развития биотехнологий и в чем суть CRISPR/Cas9 — редактора генома, который повсеместно используется в фармацевтических лабораториях, вдохновляет на поиск совершенных инноваций.
Если рассматривать старение в контексте самой современной научной теории, то этот процесс воспринимается как хроническое аутоиммунное заболевание, которое требует соответствующего лечения. Болезнь развивается на фоне обычных воспалений, протекающих внутри человеческого организма из-за старения клеточных структур, повреждения ДНК. Ошибки накапливаются — появляется воспалительный процесс. На этом фоне развиваются патологии сердца, онкологии, нейродегенеративные расстройства, происходят изменения на уровне метаболизма.
На процессы старения влияют «гены долголетия», экологическая обстановка, отсутствие или наличие вредных привычек. Один из ключевых факторов влияния — это питание, от которого напрямую зависит скорость увядания организма.
