Редактирование генома CRISPR: молекулярные ножницы, переписывающие жизнь

Нобелевская премия 2020 года. Первое одобренное лечение в 2023 году.

Что такое CRISPR-Cas9 на самом деле

CRISPR — это естественная иммунная система бактерий. Бактерии, пережившие вирусную инфекцию, включают короткие вирусные последовательности в свою ДНК. Если тот же вирус атакует снова, бактерии производят РНК-молекулы, направляющие белок Cas9 к этой последовательности, чтобы разрезать ДНК. Дженнифер Дудна, Эммануэль Шарпантье и коллеги осознали в 2012 году (статья в Science): эту систему можно перепрограммировать. Спроектировав синтетическую «направляющую РНК» с любой последовательностью, вы можете направить Cas9 к любому месту в любом геноме. Дудна и Шарпантье получили Нобелевскую премию по химии в 2020 году.

Первое одобренное лечение: серповидноклеточная анемия

Серповидноклеточная болезнь поражает около 100 000 американцев и миллионы людей по всему миру. Она вызвана одной мутацией в гене гемоглобина. В декабре 2023 года FDA одобрило Casgevy — первую CRISPR-терапию (Vertex Pharmaceuticals и CRISPR Therapeutics) — для серповидноклеточной анемии и бета-талассемии. В клинических испытаниях у 93% пролеченных пациентов не было тяжёлых болевых кризов как минимум 12 месяцев. Стоимость: около 2,2 миллиона долларов на пациента.

Скандал с Хэ Цзянькуем

В ноябре 2018 года китайский биофизик Хэ Цзянькуй объявил, что создал первых в мире детей с редактированным геномом — девочек-близнецов, эмбрионы которых он отредактировал с помощью CRISPR, отключив ген CCR5. Реакция научного сообщества была единодушно осуждающей: редактирование было проведено в зародышевых клетках, намеренный эффект достигаем другими способами, процесс согласия был неадекватен, всё делалось скрытно. Он Цзянькуй был приговорён к трём годам лишения свободы.

Этика редактирования зародышевой линии vs. соматических клеток

Соматическое редактирование лечит болезнь пациента без влияния на будущие поколения. Редактирование зародышевой линии изменяет ДНК эмбрионов — необратимо и с наследуемыми последствиями. Отчёт Национальных академий 2020 года заключил: редактирование зародышевой линии может рассматриваться только после обширных исследований, общественного диалога, регуляторных рамок и международных механизмов.

Часто задаваемые вопросы

В: Насколько точен CRISPR и каковы риски нецелевых правок?

О: CRISPR-Cas9 высокоточен, но не идеален. Нецелевые разрезы — где Cas9 направляется к непредусмотренным местам — могут происходить. Более новые варианты (базовые редакторы, prime editors) значительно улучшают точность. Для терапевтических применений требуется обширное секвенирование для характеристики нецелевых эффектов до клинического использования.

В: Можно ли использовать CRISPR для полного устранения наследственных болезней из популяции?

О: Теоретически редактирование зародышевой линии могло бы устранить такие условия, как болезнь Хантингтона. Практические и этические проблемы существенны: большинство наследственных болезней связаны со многими генами, нередко несущими также защитные эффекты. Человеческий геном — не простая программа, где удаление одной строки исправляет баг.

Любопытные умы находят друг друга. Познакомьтесь с теми, кто задаёт те же вопросы, на Good People Map.