Сучасна генна терапія поступово відходить від однієї універсальної ідеї «виправити пошкоджену ДНК». Іноді гену справді можна доставити робочу заміну. А іноді змінювати послідовність взагалі не потрібно — достатньо зняти молекулярну заборону, яка не дозволяє наявному гену працювати.
Два нещодавні дослідження добре показують цю різницю.
Перше присвячене KCNV2-ретинопатії — рідкісному спадковому захворюванню сітківки. Ген KCNV2 кодує білок Kv8.2, що бере участь у роботі калієвих каналів фоторецепторів. За патогенних варіантів KCNV2 порушується робота паличок і колбочок: знижується гострота зору, з'являються світлобоязнь, порушення кольорового зору та нічна сліпота. Специфічного лікування захворювання поки немає.
Дослідники використали аденоасоційований вірусний вектор — AAV — щоб доставити у фоторецептори оптимізовану робочу копію людського KCNV2. Це не редагування пошкодженого гена: наявна мутація залишається на місці, а клітина отримує додаткову інструкцію, що дозволяє знову виробляти Kv8.2.
Після субретинального введення терапії мишам без функціонального Kv8.2 електричні відповіді сітківки помітно покращилися. За деяких доз зорово-спрямовані реакції тварин в умовах як слабкого, так і яскравого освітлення наблизилися до показників здорових мишей. В органоїдах сітківки, вирощених із клітин пацієнта з KCNV2-ретинопатією, дослідники також відновили утворення білка Kv8.2.
Це поки не означає, що людині вдалося «повернути зір». Йдеться про доклінічне доведення принципу: метод працює в тваринній моделі та в людських клітинних моделях. Наступне питання значно складніше — чи виявиться він достатньо безпечним і ефективним у пацієнтів.
Зовсім інший підхід дослідники застосували до синдрому Прадера–Віллі.
Тут проблема полягає не лише в пошкодженні окремого гена. За синдрому Прадера–Віллі відсутня нормальна експресія групи генів батьківської копії ділянки хромосоми 15q11–q13. Материнська копія багатьох із цих генів існує, але мовчить через геномний імпринтинг — епігенетичну систему, яка визначає, яка батьківська копія гена має бути активною.
Саме це мовчання вчені спробували зняти.
Команда з Японії застосувала систему CRISPR/dCas9-SunTag-TET1. На відміну від звичайного Cas9, dCas9 не розрізає ДНК. Він використовується як молекулярний навігатор: спрямовується до потрібної ділянки геному та приваблює фермент TET1, здатний змінювати метилювання ДНК.
Дослідники впливали на центр імпринтингу PWS-ICR у клітинах, отриманих від пацієнтів із синдромом Прадера–Віллі. Деметилювання дозволило знову увімкнути кілька генів материнської хромосоми, зокрема SNRPN, SNORD116, IPW і MAGEL2. Особливо цікаво, що зміни зберігалися після перетворення цих клітин на гіпоталамічні органоїди — тривимірні моделі тканини, пов'язаної з регуляцією голоду, гормональних функцій та обміну речовин. В органоїдах частково нормалізувався й загальний профіль експресії генів.
Але тут виявилася важлива тонкість.
Після епігенетичного «пробудження» регіону в нейрональних клітинах активувався також UBE3A-ATS — антисмисловий транскрипт, здатний пригнічувати UBE3A. У відредагованих органоїдах дослідники справді побачили зниження експресії UBE3A. Автори попереджають: надмірне пригнічення цього гена теоретично може створити зміни, пов'язані з патологією синдрому Ангельмана.
Саме тому ця робота особливо показова. Епігеном не можна сприймати як низку незалежних вимикачів. Іноді вмикання однієї ділянки змінює роботу цілого ланцюжка сусідніх генів.
Обидві стратегії поки що далекі від рутинної клінічної терапії. Для KCNV2 необхідно підтвердити довготривалу ефективність і безпечність у людини. Для синдрому Прадера–Віллі завдання ще складніше: потрібно навчитися доставляти редактор у потрібні клітини мозку, контролювати силу й тривалість впливу та не порушувати тонкий баланс інших імпринтингових генів.
Але напрям уже видно. В одному випадку медицина додає клітині відсутню генетичну інструкцію. В іншому — намагається повернути голос гену, який увесь цей час залишався в ДНК, але був вимкнений.
Саме це стає однією з найцікавіших рис нової молекулярної медицини: лікувати хворобу можна не лише переписуючи геном, а й змінюючи те, як клітина його читає.
