Младенцу с мутациями исправили ДНК

Сотрудники Детской больницы Филадельфии вместе с коллегами из нескольких биотехнологических компаний сообщают в New England Journal of Medicine, что им удалось избавить восьмимесячного ребёнка от тяжёлой генетической проблемы, доставшейся ему по наследству от родителей. Действительно ли его удалось вылечить окончательно, пока неясно, за ребёнком продолжают наблюдать; но сейчас, по крайней мере, его состояние намного лучше, чем было до лечения.

Тяжёлая генетическая проблема – это недостаточность фермента карбамоилфосфатсинтетазы I (CPS I), обусловленная мутациями в её гене. Карбамоилфосфатсинтетаза I участвует в цикле мочевины: с её помощью аммоний, образующийся при расщеплении белков, превращается, собственно, в мочевину, которая выводится из организма. При неработающей CPS I ионы аммония NH₄⁺ накапливаются в крови и, будучи токсичными, начинают вредить тканям и органам, в первую очередь мозгу. В данном случае у каждого из родителей одна из копий гена была мутантной, и пара мутантных генов объединилась в геноме ребёнка. Чтобы как-то сдержать отравление аммонием, придерживаются специальной диеты с пониженным содержанием белков, но всех проблем диета не решает, особенно если учесть, что у младенческого организма есть свои требования к питанию. От недостаточности карбамоилфосфатсинтетазы I можно избавиться пересадкой печени, потому что реакции цикла мочевины идут в печёночных клетках. Но тут была большая вероятность, что ребёнок просто не доживёт до того момента, когда ему можно будет пересаживать печень.

Поэтому было решено использовать генетический редактор CRISPR/Cas. Про него мы неоднократно писали, в том числе и в связи с Нобелевской премией, вручённой за его разработку. В самых общих чертах суть редактора CRISPR/Cas такова: с помощью модифицированных бактериальных ферментов ДНК разрезают в строго определённом месте, после чего сама клетка зашивает разрез в соответствии с шаблоном, который в неё вводят вместе с разрезающим ферментом. Какой шаблон мы дадим клетке, так и будет выглядеть редактируемый участок генома. Метод оказался очень точным и сравнительно простым – по сравнению с другими способами генетического редактирования.

Потребовалась большая работа, чтобы настроить редактор на нужные участки ДНК в геноме именно этого конкретного ребёнка. Препарат давали трижды, и первую его дозу младенец получил, когда ему было 6 месяцев. Вскоре он стал есть обычную еду, которые едят полугодовалые дети, с обычным уровнем белков, хотя эту еду всё равно сопровождали лекарствами, понижающими уровень аммония в крови. К восьми месяцам он получил вторую и третью дозы препарата с генетическим редактором; аммониепонижающие средства ему пока дают, но всё меньше и меньше. Никаких побочных эффектов не случилось, но врачи, как было сказано, продолжают наблюдать, как всё идет, и насчёт полного излечения говорят с осторожностью.

Мы уже как-то писали об использовании редактора CRISPR/Cas в медицине, тогда речь шла о двух больных с заболеваниями крови. Но там использовали обходной манёвр: собственно патогенную мутацию не исправляли, а делали так, что она становилась неважной. В клетках крови с помощью CRISPR/Cas отключали некий белок, после чего активировался ген запасного глобина, благодаря которому можно было не обращать внимания на исходную мутацию. В вышеописанном же случае обходных путей не было, нужно было именно что исправить генетический дефект, который был причиной болезни. Это требует намного больших усилий, и лечение тут получается сугубо индивидуальное. То есть для другого человека, у которого ген карбамоилфосфатсинтетазы не работает по каким-то другим причинам, генетический редактор нужно будет настраивать по-новому. Хотя не исключено, что в будущем перенастраивание генетического редактора под индивидуальный случай станет рутинной и вполне дешёвой процедурой.

Младенец, которого лечили генетическим редактором CRISPR/Cas, и его врачи – Киран Мусунру (Kiran Musunru) и Ребекка Аренс-Никлас (Rebecca Ahrens-Nicklas). (Фото: Children's Hospital of Philadelphia)