За открытие этого метода была вручена Нобелевская премия 2020 года. Насколько продвинулись созданные на ее основе лекарства.

CRISPR геномный редактор - мощный инструмент, который дает человечеству большую надежду на победу в борьбе с многими болезнями. Разработчики этой технологии Эмманюэль Шарпантье и Дженнифер Даудна были удостоены Нобелевской премии в 2020 году. Это великое достижение в медицине, которое имеет огромный потенциал для лечения и профилактики различных заболеваний.

Однако, вопрос о том, когда мы сможем лечить тяжелые заболевания с помощью CRISPR остается открытым.Система защиты микробов от вирусов стала ответом на вопрос, который долгое время беспокоил ученых. В отличие от людей, микробы не обладают сложной иммунной системой, опирающейся на множество генов и процессов в организме.

Вместо этого у них есть система CRISPR, которая может расщеплять на фрагменты ДНК вируса. Затем эти фрагменты встраиваются в геном микроба в качестве элементов распознавания. Если такой же вирус попытается заразить микроб, система CRISPR его распознает и уничтожает, разрезая на фрагменты с помощью фермента CAS9.

В 2012 году Эмманюэль Шарпантье и Дженнифер Даудна нашли способ применения системы CRISPR для редактирования генов и разработали метод получения такой искусственной системы для полезного применения. В честь 10-летия этого открытия важно рассмотреть, какие достижения уже были сделаны с помощью системы CRISPR и какие возможности открываются перед наукой в будущем.

Болезни, связанные с дегенеративными изменениями сетчатки глаз, являются наследственными заболеваниями, которые могут привести к частичной или полной слепоте в раннем детстве. Одним из таких заболеваний является врожденный амавроз Лебера (LCA), который, по различным оценкам, вызывается мутациями в 19 генах.

В 2020 году компания Editas провела клинические испытания, в которых использовали препарат EDIT-101, созданный на основе системы CRISPR, для лечения LCA. Ранее попытки лечения этого заболевания заключались только в корректировке одного небольшого гена, что не давало должного результата.

Однако внесение изменений в более крупный белок при помощи препарата EDIT-101 привело к значительному улучшению зрения у 5 пациентов с LCA. Таким образом, при помощи CRISPR удалось корректировать мутацию в гене СЕР290 и показать эффективность лечения LCA.

Серповидноклеточная анемия – генетическое заболевание, связанное с дефектом гемоглобина, белка, необходимого для переноса кислорода в организме. Мутации гена, наследуемые от обоих родителей, приводят к неэффективной транспортировке кислорода, что вызывает различные проблемы у пациентов.

В журнале The New England Journal of Medicine 2020 года была опубликована статья об эксперименте, в котором ученые извлекали стволовые клетки из тел больных и, используя технологию CRISPR, блокировали ген BCL11A, который ограничивает производство гемоглобина.

Этот метод быстро улучшил состояние детей-больных. Однако его применение связано с высокими затратами и серьезными побочными эффектами. Чтобы сделать лечение более доступным, необходимо дальнейшее улучшение методики. Это особенно важно для жителей бедных стран, которые страдают от этого заболевания чаще всего.

Согласно прогнозам, в первом квартале 2023 года будет сертифицировано два новых препарата на основе технологии CRISPR, разработанных для лечения гематологических заболеваний. После получения одобрения от FDA, ожидается, что и другие регуляторы также вынесут положительное решение.

Семейный амилоидоз - это серьезное наследственное заболевание, которое вызывает заболевания нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной системы. Обычно белок TTR синтезируется в печени, распадается и собирается обратно.
Но при заболевании он не собирается должным образом, откладываясь в тканях и вызывая проблемы. Лекарства помогают только временно и не могут удалить отложения. Разработчикам лечения нужно решить две задачи - остановить синтез патологического белка и удалить уже существующие отложения.

В настоящее время доступен препарат, но он требует введения через капельницу каждые три недели, сопровождается побочными эффектами и риском ошибочной дозировки.

Компании Intellia и Regeneron сотрудничают над разработкой нового препарата NTLA-2001, основанного на технологии CRISPR. Этот препарат снижает синтез патологической формы TTR на 90%, а его введение раз в 3-6 месяцев может достичь желаемого эффекта.

Это хорошая новость для тех, кто страдает семейным амилоидозом - заболевание, от которого страдает около полумиллиона человек. Исследователи полагают, что новое лекарство будет дешевле существующего, что поможет снизить нагрузку на систему здравоохранения.

Повышенный холестерин. Избыточный уровень вредного холестерина LDL может привести к образованию атеросклеротических бляшек в сосудах, повышению артериального давления и, в конечном итоге, к серьезным осложнениям, таким как стенокардия, инфаркт миокарда и инсульт.

В настоящее время пациенты профилактически принимают препараты, которые уменьшают уровень холестерина в печени.
Компания Verve создала инновационное средство, которое может освободить миллионы людей от ежедневного приема этих препаратов. Они использовали усовершенствованный метод CRISPR 2.0, который не удаляет ген из хромосомы, а заменяет "неправильный" нуклеотид в геноме.

В результате тестирования нового препарата на одном из пациентов, уровень холестерина в крови снизился на 65%, что является значительным прорывом в лечении атеросклероза.

Онкологические болезни. Рак – это одна из наиболее распространенных причин смерти в мире, и исследования в этой области продолжаются уже многие десятилетия. Но настоящий прорыв мог быть достигнут с использованием CRISPR в борьбе с раком.
Ученые из Калифорнийского университета UCLA опубликовали статью в журнале The Nature в ноябре 2022 года, где описали использование искусственного интеллекта для выявления мутаций в опухолевых клетках и определения, какие мутации могут активировать Т-лимфоциты, ответственные за уничтожение патогенов, включая раковые клетки.

Исследователи использовали CRISPR для модификации рецепторов Т-лимфоцитов, чтобы они могли распознавать и атаковать злокачественные клетки. Затем они вводили измененные Т-лимфоциты в кровь испытуемых. У 5 испытуемых лимфоциты сконцентрировались вокруг опухоли, что препятствовало ее росту, хотя размер опухоли не уменьшился. Ученые считают, что дальнейшие исследования позволят повысить эффективность метода и сделать его более доступным в лечении рака.

Этические вопросы, связанные с применением метода CRISPR. Новейшие методы генной инженерии вызывают ряд этических вопросов. В январе ученые из университета МакГилл в Канаде использовали метод CRISPR для изменения цвета ящериц, изменяя ген tfec.

Это научное достижение не связано с лечением заболеваний человека, но все же является значимым прорывом. Многие ученые считают, что CRISPR может быть полезным в сельском хозяйстве, где он может помочь создать устойчивые к изменению климата культуры, производящие большие урожаи.

Однако возникают опасения относительно создания "идеального" человека, свободного от болезней и с низкой смертностью, что может привести к перенаселению нашей планеты. Люди пока не могут представить масштабы возможных изменений.
Неоспоримо, CRISPR может помочь излечить и другие болезни, но по мере развития технологии ожидается, что регулирование применения этого метода станет более жестким. Уже сегодня в ряде стран законы начинают регулировать использование этой технологии.

Этическая проблема генной инженерии. В 2018 году китайский ученый Хэ Дзянкуй породил бурю в научном сообществе, выложив на YouTube видео о рождении первых генетически модифицированных близнецов - Лулу и Нана. Их геном был изменен с помощью CRISPR, технологии, позволяющей удалить и заменить части ДНК.

Хэ убрал из половых клеток их родителей ген CCR5, который приводит к развитию СПИДа. Таким образом, близнецы приобрели врожденный иммунитет к ВИЧ. Однако, это вызвало много эмоций среди ученых и общества в целом. Некоторые осуждают этот эксперимент, а другие видят в нем потенциал для улучшения будущего человечества.

Создание улучшенных версий детей - это лишь одна из этических дилемм, которая стоит перед научным миром. Одна из самых больших опасностей представляют биохакеры - люди, которые могут использовать генную инженерию в нарушение этических кодексов и создать угрозу биологической войны.

Биохимик Джо Зайнер стал одним из таких биохакеров, пытаясь увеличить свою мышечную силу путем введения средств CRISPR в свой геном. Однако, эксперимент не удался, и он впоследствии выразил сожаление о своем решении.

Недавнее исследование, спонсируемое Национальными институтами здравоохранения США и опубликованное в научном журнале Science, показало, что 41% из 4000 опрошенных людей не видят никаких моральных проблем в использовании генной инженерии для улучшения здоровья детей или придания им определенных качеств. Кроме того, 28% готовы дать свое согласие на генетические модификации своих детей для приобретения способностей, позволяющих поступить в один из лучших колледжей США.

https://isramed.org/news/2202