Современная генная терапия постепенно уходит от одной универсальной идеи «исправить повреждённую ДНК». Иногда гену действительно можно доставить рабочую замену. А иногда менять последовательность вообще не нужно — достаточно снять молекулярный запрет, который не позволяет существующему гену работать.
Два недавних исследования хорошо показывают эту разницу.
Первое посвящено KCNV2-ретинопатии — редкому наследственному заболеванию сетчатки. Ген KCNV2 кодирует белок Kv8.2, участвующий в работе калиевых каналов фоторецепторов. При патогенных вариантах KCNV2 нарушается работа палочек и колбочек: снижается острота зрения, появляются светобоязнь, нарушения цветового зрения и ночная слепота. Специфического лечения заболевания пока нет.
Исследователи использовали аденоассоциированный вирусный вектор — AAV — чтобы доставить в фоторецепторы оптимизированную рабочую копию человеческого KCNV2. Это не редактирование повреждённого гена: существующая мутация остаётся на месте, а клетка получает дополнительную инструкцию, позволяющую снова производить Kv8.2.
После субретинального введения терапии мышам без функционального Kv8.2 электрические ответы сетчатки заметно улучшились. При некоторых дозах зрительно-направленные реакции животных в условиях как слабого, так и яркого освещения приблизились к показателям здоровых мышей. В органоидах сетчатки, выращенных из клеток пациента с KCNV2-ретинопатией, исследователи также восстановили образование белка Kv8.2.
Это пока не означает, что человеку удалось «вернуть зрение». Речь идёт о доклиническом доказательстве принципа: метод работает в животной модели и в человеческих клеточных моделях. Следующий вопрос значительно сложнее — окажется ли он достаточно безопасным и эффективным у пациентов.
Совсем другой подход исследователи применили к синдрому Прадера–Вилли.
Здесь проблема заключается не только в повреждении отдельного гена. При синдроме Прадера–Вилли отсутствует нормальная экспрессия группы генов отцовской копии участка хромосомы 15q11–q13. Материнская копия многих из этих генов существует, но молчит из-за геномного импринтинга — эпигенетической системы, которая определяет, какая родительская копия гена должна быть активна.
Именно это молчание учёные попытались снять.
Команда из Японии применила систему CRISPR/dCas9-SunTag-TET1. В отличие от обычного Cas9, dCas9 не разрезает ДНК. Он используется как молекулярный навигатор: направляется к нужному участку генома и привлекает фермент TET1, способный менять метилирование ДНК.
Исследователи воздействовали на центр импринтинга PWS-ICR в клетках, полученных от пациентов с синдромом Прадера–Вилли. Деметилирование позволило снова включить несколько генов материнской хромосомы, включая SNRPN, SNORD116, IPW и MAGEL2. Особенно интересно, что изменения сохранялись после превращения этих клеток в гипоталамические органоиды — трёхмерные модели ткани, связанной с регуляцией голода, гормональных функций и обмена веществ. В органоидах частично нормализовался и общий профиль экспрессии генов.
Но здесь обнаружилась важная тонкость.
После эпигенетического «пробуждения» региона в нейрональных клетках активировался также UBE3A-ATS — антисмысловой транскрипт, способный подавлять UBE3A. В отредактированных органоидах исследователи действительно увидели снижение экспрессии UBE3A. Авторы предупреждают: чрезмерное подавление этого гена теоретически может создать изменения, связанные с патологией синдрома Ангельмана.
Именно поэтому эта работа особенно показательна. Эпигеном нельзя воспринимать как ряд независимых выключателей. Иногда включение одного участка меняет работу целой цепочки соседних генов.
Обе стратегии пока находятся далеко от рутинной клинической терапии. Для KCNV2 необходимо подтвердить долговременную эффективность и безопасность у человека. Для синдрома Прадера–Вилли задача ещё сложнее: нужно научиться доставлять редактор в нужные клетки мозга, контролировать силу и продолжительность воздействия и не нарушать тонкий баланс других импринтированных генов.
Но направление уже видно. В одном случае медицина добавляет клетке недостающую генетическую инструкцию. В другом — пытается вернуть голос гену, который всё это время оставался в ДНК, но был выключен.
Именно это становится одной из самых интересных черт новой молекулярной медицины: лечить болезнь можно не только переписывая геном, но и меняя то, как клетка его читает.
