Революційний прорив у генетиці: японські вчені вперше видалили зайву хромосому при синдромі Дауна

Науковці з Японії зробили важливий крок у розвитку генетичних технологій. Дослідницька група Університету Міє вперше продемонструвала можливість цілеспрямовано видаляти зайву 21-шу хромосому з клітин людей із синдромом Дауна за допомогою технології редагування геному CRISPR-Cas9. Результати роботи були опубліковані у престижному науковому журналі PNAS Nexus. Що таке синдром Дауна? Синдром Дауна — це генетична патологія, яка виникає через наявність додаткової копії 21-ї хромосоми. У нормі людина має дві копії кожної хромосоми, але при синдромі Дауна їх три. Саме тому захворювання також називають трисомією 21. Зайва хромосома призводить до надмірної активності сотень генів, що впливає на розвиток нервової системи, серця, імунної системи та інших органів. Синдром Дауна є найпоширенішою хромосомною аномалією. За різними оцінками, його виявляють приблизно в 1 із 700–1100 новонароджених дітей залежно від країни та методів статистичного обліку.

У чому суть відкриття?

До сьогодні більшість генетичних технологій дозволяли виправляти окремі гени або невеликі ділянки ДНК. Проте японським ученим вдалося значно складніше завдання — видалити цілу зайву хромосому.Для цього вони використали систему CRISPR-Cas — «генетичні ножиці». Технологія здатна знаходити задані ділянки ДНК і виконувати надзвичайно точні розрізи.

Однак головна проблема полягала в тому, щоб прибрати саме третю хромосому 21, не пошкодивши дві нормальні копії.Для вирішення цього завдання дослідники застосували метод гаплотипування. Він дозволяє виявити мінімальні генетичні відмінності між майже однаковими копіями хромосом і точно визначити, яку саме потрібно видалити. Після цього були створені спеціальні CRISPR-направляючі молекули, які атакували лише зайву хромосому.

Яких результатів вдалося досягти?

Експерименти проводили на вирощених у лабораторії стовбурових клітинах та клітинах шкіри, отриманих від людей із синдромом Дауна.

У результаті вчені змогли видалити зайву хромосому у частини клітин із максимальною ефективністю до 37,5%. Після цього в клітинах спостерігалися зміни, характерні для нормального набору хромосом:

• нормалізувалася активність багатьох генів;
• покращилося клітинне розмноження;
• відновилися деякі порушені метаболічні процеси;
• підвищилася здатність клітин протистояти окислювальному стресу.

Фактично дослідники продемонстрували, що усунення генетичної причини трисомії може частково повертати клітини до нормального функціонування.

Чи означає це, що синдром Дауна вже можна вилікувати?

Ні. Незважаючи на гучні заголовки в медіа, мова поки що йде виключно про лабораторний експеримент.

Дослідження проводилося лише на окремих клітинах у лабораторних умовах (in vitro). Технологія не тестувалася на тваринах і тим більше не застосовувалася для лікування людей. Крім того, вчені самі зазначають, що метод потребує значного доопрацювання через ризик випадкового пошкодження інших хромосом або ділянок ДНК.

Ще одна складність патології полягає в тому, що синдром Дауна впливає на розвиток організму з найперших етапів ембріонального розвитку. Тому навіть у разі створення безпечної технології рівень її ефективності залежатиме від часу застосування.

Які перспективи відкриває це дослідження?

Попри всі обмеження, наукова спільнота вважає роботу надзвичайно важливою. Вона вперше показала, що цілеспрямоване усунення зайвої хромосоми в людських клітинах технічно можливе.

У майбутньому такі підходи можуть допомогти:

• глибше вивчати механізми розвитку синдрому Дауна;
• створювати нові методи профілактики супутніх захворювань;
• розробляти персоналізовані генетичні терапії;
• впливати на деякі ускладнення, які часто супроводжують синдром Дауна, зокрема підвищений ризик раннього розвитку хвороби Альцгеймера.

Поки що це лише перший крок на довгому шляху до серйозних генетичних терапій. Але саме такі фундаментальні дослідження формують майбутнє медицини та наближають нас до нових можливостей лікування генетичних захворювань.