Чим загрожує редагування генома

Технологія редагування генома CRISPR / Cas9 стала проривом, які обіцяли розквіт генної інженерії. Незважаючи на побоювання щодо появи в майбутньому «дизайнерських» дітей з геномом, спроектованим за побажаннями батьків, сьогодні вона вже дозволяє боротися з раком і сліпотою, нехай поки й експериментально. Однак вивчення побічних ефектів методу показує, що, незважаючи на успіхи в області редагування генома, ця технологія може бути небезпечна.

Вперше вчені занепокоїлися рік тому, коли стало відомо, що редагування генома призводить до сотням незапланованих мутацій.

Дослідники секвенували геном двох мишей, вилікуваних від сліпоти за допомогою CRISPR / Cas9, і ще однієї здорової і не піддавалася цій процедурі. Їх цікавили можливі мутації, пов’язані з редагуванням, навіть зміни в одному-єдиному нуклеотиде – молекулі, яка виступає в якості будівельного блоку ДНК або РНК.

Виявилося, що хоча викликає сліпоту ген був успішно відкоректований, у минулих через цю процедуру мишей були виявлені понад 1500 однонуклеотидних мутацій і більше сотні вилучень і вставок більших ділянок. Самі миші, втім, відчували себе нормально, ніяких проблем зі здоров’ям дослідники не виявили.

Згодом, однак, авторам роботи не вдалося відтворити свої результати. Але їх експеримент поклав початок ланцюжку аналогічних досліджень.

Однією з таких робіт стало дослідження британського генетика Алана Бредлі і його колег з інституту Сенгера. Його команда вивчила вплив CRISPR / Cas9 на стовбурові клітини мишей і епітеліальні клітини сітківки людини. Результати були опубліковані в журналі Nature Biotechnology.

«Це перша систематична оцінка несподіваних наслідків, до яких може призводити редагування генома за допомогою CRISPR / Cas9 в терапевтично значущих клітинах, – пояснює він. – Ми з’ясували, що зміни ДНК досі серйозно недооцінювалися ».

Спочатку дослідники використовували CRISPR / Cas9 для вивчення активності генів. А потім виявили несподіваний побічний ефект.

«Як тільки ми усвідомили масштаби генетичних перебудов, ми систематично вивчали те, що відбувається, розглядаючи різні гени і різні терапевтично значущі лінії. І ми з’ясували, що у всіх них ефект зберігається », – розповідає аспірант Майкл Косицького.

Ефекти включали в себе видалення або мутації величезних ділянок гена в значній віддалі від редагованого ділянки.

Небезпека полягає навіть не стільки в тому, що ці мутації можуть бути небезпечними, скільки в тому, що стандартне генотипування не здатна виявити ці мутації.

У гіршому випадку при лікуванні людини за допомогою редагування генома можна пошкодити важливі гени і нанести здоров’ю непоправної шкоди.

«У клінічній практиці редагуються мільярди клітин, і безліч різних мутацій створюють ймовірність того, що одна або кілька відредагованих клітин виявляться вражені, – попереджають автори. – Такі поразки можуть запустити розвиток раку ».

Такі непередбачені побічні ефекти необхідно враховувати, прораховуючи ризики процедури редагування генома, переконані дослідники.

«Важливо, щоб до використання генної терапії підходили з обережністю, – каже Бредлі. – І уважно вивчали можливі негативні наслідки ».

«Це дослідження вперше оцінює широту геномних ушкоджень, що виникають при використанні CRISPR / Cas9. Невідомо, чи буде порушено геном інших клітинних ліній таким же чином, але ця робота показує, що для використання технології необхідно провести додаткові дослідження », – коментує професор Марія Ясін.

Стурбованість мутаціями клітин сітківки більш чим обгрунтована – в 2017 році група офтальмологів з США за допомогою редагування генома змогла виправити генетичний дефект, при якому виникає пігментний ретиніт, захворювання, що порушує роботу фоторецепторів і приводить до сліпоти.

Вони використовували клітини шкіри пацієнта з пігментним ретинітом, щоб виростити стовбурові клітини, які теж несли в собі приводить до сліпоти мутацію. CRISPR дозволила успішно «відремонтувати» дефектний ген. На момент проведення дослідження експерименти на людях були заборонені, але, як стверджують самі дослідники, трансплантація здорових клітин могла б відновити втрачений зір.

На відміну від традиційної пересадки органів такий підхід не викличе відторгнення імунною системою.

Однак, у світлі останніх даних, він може привести до проблем зі здоров’ям навіть більш жахливим, чим втрата зору.