Редактирование генов для лечения сердца: ждет ли человечество вакцина от инфаркта

Публикация: 22.01.2023
Источник Комментарии

Редактирование генов для лечения сердца: ждет ли человечество вакцина от инфаркта

Сердечно-сосудистые заболевания — основная причиной смерти во всем мире. Всемирной организации здравоохранения считает, что ежегодно на Земле они уносят жизни около 17,9 млн человек. Это значит, что примерно каждая третья смерть в мире связана с проблемами с сердечно-сосудистой системой, при этом около 85% из них вызваны инфарктами и инсультами.

Аналогичная ситуация складывается и в России. По данным Росстата, в 2021 году (данные за 2022 год пока отсутствуют) от заболеваний системы кровообращения в стране умерли 933,8 тыс. человек. Это 38% от общего числа умерших за год — 2,44 млн. человек. До начала пандемии коронавирусной инфекции в 2019 году доля таких заболеваний была еще выше: 47% или 841,2 тыс. из 1 798,3 тыс. смертей.

В такой ситуации неудивительно, что медицинские организации и исследовательские институты по всему миру ищут новые способы профилактики, предотвращения и лечения заболеваний сердечно-сосудистых заболеваний. Все знают, что здоровый образ жизни — сбалансированное питание, регулярные физические упражнения и снижение стресса — сокращают риск развития таких заболеваний. Но Verve Therapeutics предлагает пойти дальше: один укол, который изменит ДНК, чтобы обеспечить пожизненную защиту.

Что такое CRISPR?

CRISPR-Cas9 — один из самых известных на сегодняшний день способов генетического редактирования. Он позволяет отключать и удалять отдельные гены или заменять их участки. Теоретически, это идеальный инструмент для лечения заболеваний путем постоянной коррекции вредных базовых мутаций или разрушения генов, вызывающих заболевание, с высокой точностью и эффективностью.

Метод, который используют ученые, не искусственный. Система CRISPR-Cas9 в процессе эволюции развилась у бактерий и архей в качестве защитного механизма от фаговой и плазмидных инфекции — заражения вирусом или плазмидами. Исследования микроорганизмов показало, что их ДНК содержит повторяющиеся участки, которые назвали CRISPR. По своей сути, это «база данных примет» известных вирусов, с которыми ранее сталкивалась эта бактерия или ее «предки». 

При первом взаимодействии с вирусом бактерии сохраняют в ДНК фрагменты его генетического материала. Для активации иммунитета CRISPR работает со специальными белками — Cas. При повторном взаимодействии с вирусом, геном которого гомологичен (схож) с тем, что содержится в «базе данных», клетка активирует транскрипцию области CRISPR. В результате серии биологических процессов формируется направляющая РНК и белок — эндонуклеаза, которые находят чужеродные области вирусного генетического кода и разрушают его.

Как с помощью CRISPR-Cas9 редактировать гены?

Система CRISPR-Cas9 напоминает крошечные ножницы. Они состоят из двух элементов: направляющей РНК, которая «говорит» участки с какой последовательностью нуклеотидов необходимо разрушить, и белка Cas9, который выполняет «надрез» двух цепочек ДНК в нужном месте. Изменяя нуклеотидную последовательность небольшого сегмента направляющей РНК, такие ножницы можно нацелить почти на любой нужный участок гена. После выполнения разреза активируются естественные механизмы восстановления ДНК, которые «сращивают» молекулу, что, как правило, устраняет вредную мутацию.

Недостаток этого метода связан с тем, что многочисленные разрывы двухцепочечной ДНК приводят к новым мутациям, которые вызывают побочные эффекты от терапии. Например, израильские ученые проанализировали использование CRISPR/Cas9 для лечения одного из видов рака и показали, что помимо позитивного результата, перестройка генома ставит под угрозу стабильность ДНК, что впоследствии может привести к другим онкологическим заболеваниям. 

Исследователи активно работают над оптимизацией метода, чтобы сохранить полезные эффекты и не нанести вред пациенту. Например, для этого можно использовать не Cas9, а другой белок, который аккуратно разрезает только одну из двух нитей ДНК. 

Художественная иллюстрация работы различных подходов к редактированию генов. Изображение: Tianxiang Li et al., Signal Transduction and Targeted Therapy

Если первоначально CRISPR использовался только для того, чтобы просто делать надрезы в ДНК. Сейчас исследователи тестируют возможность использования модернизированной технологии для активации и деактивации отдельных генов, или вставки совершенно новых фрагментов ДНК в геном. При этом новые формы редактирования работаю несколько иначе. 

Например, технология базового редактирования (base editing) вместо разрезания использует замену одного нуклеотида (азотистого основания) в молекуле на другой. С помощью этого подхода можно заменить связку оснований «цитозин — гуанин» в заданном месте ДНК на пару «тимин — аденин» и наоборот.

Как снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний?

Наиболее очевидное применение генетического редактирования в медицине — лечение заболеваний, которые вызваны мутациями в генах. Но на самом деле возможности гораздо шире, считают в Verve Therapeutics. Например, они предлагают отключать у людей один из генов, который кодирует белок, влияющий на уровень холестерина в крови.

Одна из распространенных причин развития сердечно-сосудистых заболеваний — атеросклероз. Нарушения, связанные с белково-липидным обменом, приводят к отложению внутри сосудов холестерина, который препятствует нормальному току крови. По мере развития атеросклеротическая бляшка может вызывать тромбоз, приводить к инфарктам и инсультам. 

При недостатке холестерина клетки производят специальные рецепторы липопротеина низкой плотности, которые захватывают это вещество из крови. Один из генов, отвечающих за уровень холестерина — PCSK9. Он регулирует производство одноименного белка, который разрушает такие рецепторы. Исследования показали, что деактивация этого гена приводит к снижению уровня холестерина в крови и риска развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Один укол снижает уровень холестерина

Verve Therapeutics использует замену одного основания аденин (A) на гуанин (G) в определенном участке гена PCSK9, чтобы нарушить выработку одноименного белка. Лекарство состоит из матричной РНК (мРНК) и гидовой РНК (гРНК), упакованных в липидную наночастицу (ЛНП). Лекарство вводится через вену в кровь. Наночастицы усваиваются клетками печени, связка на основе мРНК и гРНК сканирует ДНК и заменяет одно из оснований.

Художественная иллюстрация работы технологии Verve-101. Изображение: Verve Therapeutics

Эксперименты на приматах показали, что у обезьян, которые получили лекарство, в течение нескольких дней после укола уровень холестерина в крови снижался примерно на 60-70%. При этом достигнутый результат сохранялся, как минимум, в течение восьми месяцев.

Долгосрочные эффекты воздействия Verve-101 у приматов: сокращение от базового (до начала лечения) количества белка PCSK9 (слева) и холестерина (справа) в крови. Изображение: Verve Therapeutics

Для первой фазы клинических испытаний в Verve Therapeutics выбрали людей, у которых диагностировано генетическое заболевание — гетерозиготная семейная гиперхолестеринемия. Это генетическая мутация, которая подавляет экспрессию рецепторов липопротеина низкой плотности, а потому в крови накапливаются аномально высокие уровни холестерина.

В компании объясняют свой выбор необходимостью соблюдать осторожность при тестировании нового метода: у добровольцев, включенных в первую фазу испытания, уже есть склонность к атеросклерозу и болезни сердца, а потому рискованная терапия оправдана. Если испытания пройдут успешно, в компании планируют расширить как спектр генов, которые можно отключить, так и спектр возможных пациентов.

В перспективе такой подход может привести к всеобщей вакцинации и не только от склонности к развитию атеросклероза, но и, например, от сахарного диабета. Одновременно в компании отмечают, что для этого потребуется несколько лет. 

Стоит отметить, что до настоящего времени ни один метод лечения на основе CRISPR не получил одобрения для массовой терапии и применяются только в клинических испытаниях. Первое подобное решение, как ожидается, американский регулятор (FDA) может принять в 2023 году.

Читать далее:

Польза витамина D для профилактики рака зависит от веса человека

Скрытую колонию пингвинов случайно нашли по снимкам из космоса

Гигантское солнечное пятно поворачивается к Земле. Его видно невооруженным взглядом


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
49
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

Память — одна из основ человеческой личности. Утрата воспоминаний, связанная с возрастными...
01.02.2023
The Last of Us, один из популярных сериалов HBO, знакомит зрителей с одним из видов апокалипсиса:...
01.02.2023
Впервые за 100 лет в Саккаре обнаружили полный папирус «Книги Мертвых».
26.01.2023
Ученые придумали новый метод ядерного синтеза, который поможет проникнуть в подледный океан Европы....
26.01.2023
25 января 1983 года на околоземную орбиту вывели первый в истории инфракрасный космический телескоп...
25.01.2023
В этом году стрелки Часов Судного дня поменяют впервые за два года. «Хайтек» объясняет, что это...
24.01.2023
Ученые выяснили, как некоторые деструктивные стратегии поведения в браке влияют на здоровье людей....
23.01.2023
Теоретические звезды Бухдаля — самые плотные объекты во Вселенной, которые могут не превращаться в...
20.01.2023
ООН в конце прошлого года объявила о постепенном восстановлении озонового слоя Земли. Одновременно...
19.01.2023
НАСА раскрыло планы по созданию многомиллиардного телескопа для поиска жизни на инопланетных мирах....
18.01.2023
С помощью лазерного сканирования исследователи изучили тропические леса Гватемалы. Под пологом...
18.01.2023
50 лет назад советская автоматическая межпланетная станция «Луна-21» доставила на поверхность...
15.01.2023
Астрономы сравнили два изображения туманности Бабочка, сделанные космическим телескопом «Хаббл» в...
13.01.2023
Технологии виртуальной реальности и метавселенной в автомобильной индустрии перестали быть научной...
13.01.2023
Группе астрономов из Института астрофизики Макса Планка удалось идентифицировать «бедное старое...
12.01.2023
Климатологи Европейского союза подвели итоги наблюдений за изменениями погоды в 2022 году. Он...
12.01.2023
Астрофизики представили первые результаты исследования космическим телескопом «Джеймс Уэбб» первых...
11.01.2023
Российские геймеры ищут пути продолжать игру, китайцы учатся жить в новых условиях внутренних...
10.01.2023
В Лас-Вегасе завершилась крупнейшая технологическая конференция CES 2023. Более 50 лет это событие...
10.01.2023
Некоторые физические теории допускают существование параллельных вселенных — по крайней мере, на...
09.01.2023
Исследование, проведенное подземной лабораторией, изменяет представления физиков о внутреннем...
03.01.2023
2023 год обещает космической отрасли много нового. «Хайтек» уже рассказывал про основные...
03.01.2023
Visual Capitalist изучил последние 20 лет самых популярных поисковых запросов Google. «Хайтек»...
02.01.2023
В 2022 году космический телескоп «Джеймс Уэбб» начал активную работу. «Хайтек» показывает самые...
02.01.2023
На протяжение нескольких последних лет главной целью космических полетов был Марс, но новый год...
30.12.2022
Журналистка «Хайтека» проходит обучение на UX-писателя в Нетологии и рассказывает, как построено...
29.12.2022
Раньше решить проблему с доставкой или задать вопрос банку можно было только по телефону, а теперь...
29.12.2022
2022 год запомнился множеством ярких космических открытий. В этом году в полную силу начал работать...
29.12.2022
Активность нашей звезды значительно возросла и в этом году «Хайтек» часто рассказывал о солнечных...
28.12.2022
Снежный человек — одна из самых известных легенд Северной Америки. Тысячи людей утверждают, что...
28.12.2022
Авторы нового исследования по-новому взглянули на поиск внеземной жизни. Вместо того, чтобы искать...
26.12.2022
Биение сердца ассоциируется с самой человеческой жизнью. Сердце — совершенный насос, который...
25.12.2022
Исследователи впервые наблюдали «корону» горячего газа без джетов, возникшую во время приливного...
25.12.2022
Новый эксперимент, проведенный Вашингтонским университетом в Сент-Луисе, опровергает все надежды...
24.12.2022
Люди пока не умеют передвигаться со скоростью света. Однако авторы нового исследования решили...
24.12.2022
НАСА закрывает миссию посадочного модуля InSight Mars после многих лет научных исследований....
23.12.2022
Физики пытаются найти сигналы квантовой гравитации в подземной итальянской лаборатории. «Хайтек»...
22.12.2022
Два крупнейших поставщика оборудования для сетей связи — Nokia и Ericsson — объявили о намерении...
22.12.2022
Ученые переосмыслили идею космических городов. Раньше их предлагали строить на поверхности...
21.12.2022
В 2022 году бытовая техника и устройства обязаны быть умными. В этом плане российскому...
21.12.2022
Роботы — сложные устройства и каждая мелочь здесь имеет значение. В этом году «Хайтек» много...
21.12.2022
Метеороид, сгоревший в 2021 году в небе над канадским штатом Альберта, оказался крайне необычным....
17.12.2022
Сфера ИТ стоит перед новыми вызовами. Программисты и разработчики необыкновенно востребованы, они...
17.12.2022
Мы выбрали пять мероприятий в Москве для тех, кто хочет на досуге погрузиться в мир технологий.
16.12.2022
Ученые придумали новый способ обнаружить инопланетные цивилизации. Все получится, если они...
16.12.2022
Новаторский эксперимент дает ученым надежду на то, что некоторые антиядра смогут выдержать...
16.12.2022
Сегодня люди знают о космосе и Вселенной гораздо больше, чем несколько веков назад. Тем не менее...
14.12.2022
Ученые смоделировали на суперкомпьютере двумерную проекцию космической паутины. Так физики нашли...
13.12.2022
Бионические протезы замещают утраченные конечности и выполняют их функции. Но когда речь заходит о...
13.12.2022
Метеорный поток Геминид — одно из самых ярких ежегодных событий для любителей ночного неба. Пик...
13.12.2022
В мире осталось только два северных белых носорога, и обе они самки. Но биологи убеждены, что...
11.12.2022
Первый полет лунной миссии «Артемида» подходит к концу. В воскресенье, 11 декабря, корабль «Орион»...
10.12.2022
Перевернутый во времени фотон нельзя использовать для путешествий во времени, но он поможет ученым...
10.12.2022
Сахара — самая большая пустыня, а две половинки дождевого червя вырастут в два новых организма. Что...
10.12.2022
Достижения в области медицины и технологий помогли ученым разработать более действенные методы...
08.12.2022
Британские антимонопольные органы продолжают расследовать влияние дуополии Apple и Google на...
07.12.2022
Технология лазерного лечения, известная как транскраниальная фотобиомодуляция, показала хорошие...
07.12.2022
По сообщениям китайских СМИ, на искусственном острове в провинции Хайнань активно ведется...
06.12.2022
Ученые использовали квантовый компьютер для моделирования первой в мире голографической червоточины...
05.12.2022
«Хайтек» пообщался с онлайн-университетом Skypro и узнал, на что обратить внимание людям, которые...
03.12.2022