В новом исследовании ученые редактировали гены грызунов, добившись остановки повреждения органа после сердечных приступов.
Новое исследование, проведенное учеными UT Southwestern, показало, что редактирование гена, который вызывает каскад повреждений после сердечного приступа, по-видимому, изменило этот неизбежный курс у мышей, оставив их сердца на удивление невредимыми. Выводы, опубликованные в журнале Science, могут привести к новой стратегии защиты пациентов от последствий сердечных заболеваний.
Обычно лишение сердца кислорода в течение длительного периода времени, как это часто бывает при сердечном приступе, приводит к его существенному повреждению. несколько месяцев спустя,сказал доктор Эрик Олсон, директор Центра регенеративной науки и медицины Хамона и заведующий кафедрой молекулярной биологии в UTSW, который руководил исследованием вместе с Рондой Бассель-Дуби, профессором Молекулярной биологии.
С момента своего открытия десять лет назад система редактирования генов CRISPR-Cas9 использовалась учеными для исправления генетических мутаций, ответственных за заболевание, включая работу лаборатории Олсона по мышечной дистрофии Дюшенна. Однако, как объяснил доктор Бассель-Дюби, эти заболевания, вызванные мутациями, поражают относительно небольшие группы людей, тогда как негенетические заболевания поражают гораздо большее количество людей. Например, сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире, ежегодно унося жизни около 19 миллионов человек.
Исследователи недавно обнаружили, что большая часть ущерба от сердечного приступа — события, характеризующегося закупоркой кровеносных сосудов, питающих сердце, лишая его кислорода — вызвана гиперактивацией гена, называемого CaMKIIδ. Этот ген играет множество ролей в передаче сигналов и функционировании клеток сердца. Сверхактивация происходит, когда сердце подвергается стрессу, вызванному окислением двух аминокислот метионина, которые входят в состав белка CaMKIIδ.
Доктора Олсон, Бассель-Дюби и их коллеги пришли к выводу, что если бы вместо этого эти метионины могли быть преобразованы в другую аминокислоту, окисления не произошло бы, что избавило бы сердце от гиперактивации CaMKIIδ и последующего повреждения после сердечного приступа.
Чтобы проверить эту идею, доктор медицинских наук Саймон Лебек и другие члены команды использовали CRISPR-Cas9 для редактирования CaMKIIδ в клетках сердца человека, растущих в чашке Петри. Тесты показали, что когда неотредактированные клетки сердца помещали в камеру с низким содержанием кислорода, в них появлялись многочисленные маркеры повреждения, и они впоследствии умирали. Однако отредактированные клетки были защищены от повреждений и выжили.
Затем исследователи провели аналогичный эксперимент на живых мышах, вызвав сердечный приступ у этих животных, ограничив приток крови к основной насосной камере их сердца на 45 минут, а затем доставив компоненты редактирования гена CaMKIIδ непосредственно в сердце некоторых животных. Как у мышей, подвергшихся редактированию генов, так и у тех, у которых его не было, в первые 24 часа после инфаркта была серьезно нарушена функция сердца. Но в то время как у мышей без редактирования генов со временем состояние ухудшалось, у тех, кто получил редактирование генов, в течение следующих нескольких недель неуклонно улучшались, в конечном итоге достигая сердечной функции, которая была почти неотличима от до их сердечных приступов.
Дальнейшие исследования показали, что редактирование гена, по-видимому, было изолировано в сердце - не было никаких доказательств редактирования CaMKIIδ в других органах, включая печень, мозг или мышцы. Никаких негативных побочных эффектов не было выявлено почти через год после начала лечения. Мыши с отредактированными генами могли выполнять тяжелые упражнения, как мыши, у которых никогда не было сердечных приступов.
Хотя это лечение потребует серьезных исследований безопасности и эффективности, прежде чем его можно будет использовать у людей, исследователи предполагают, что редактирование генов может предложить многообещающее решение для лечения пациентов после сердечного приступа и может иметь потенциал для ряда других негенетических заболеваний.
Вместо того, чтобы нацеливаться на генетическую мутацию, мы существенно модифицировали нормальный ген, чтобы убедиться, что он не станет чрезмерно активным. Это новый способ использования редактирования гена CRISPR-Cas9,сказал доктор Бассель-Дуби.
