Исследование: редактирование генома с помощью CRISPR-Cas9 вызывает сотни побочных мутаций.
Кадр из фильма «Химера» (2009)
Warner Bros. Pictures
Технология редактирования генома CRISPR-Cas9 не только лечит, но и вызывает сотни незапланированных изменений в геноме, выяснили ученые. Тем не менее они настроены насчет технологии оптимистично — терапии без побочных эффектов не бывает.
Технология редактирования генома CRISPR-Cas9 стала революцией в медицине, дав возможность справляться с генетическими заболеваниями, которые раньше считались неизлечимыми. Несмотря на опасения насчет появления в будущем «дизайнерских» детей с геномом, спроектированным по пожеланиям родителей, сегодня она уже позволяет бороться с раком и слепотой, пусть пока и экспериментально. Однако, как показывает последнее исследование, опубликованное в журнале Nature Methods, не все так радужно — технология может привнести в геном сотни нежелательных мутаций.
Сейчас клинические испытания CRISPR идут в Китае, в следующем году они будут запущены в США.
Однако, даже учитывая, что CRISPR способен работать лишь с определенными участками ДНК, он иногда поражает и другие части генома.
В большинстве случаев для поиска таких случайно измененных участков используются компьютерные алгоритмы. Они определяют области, которые, скорее всего, окажутся затронуты при редактировании генома.
«Эти прогностические алгоритмы, похоже, хорошо справляются со своей задачей, когда редактирование генома происходит в отдельных клетках или тканях в чашке Петри. Но полное секвенирование генома не производится для поиска дополнительных эффектов у живых животных», — рассказывает профессор педиатрии Александр Бассук, один из авторов исследования.
Технология редактирования генома CRISPR-Cas9 позволяет вырезать и вставлять необходимые участки генома, что дает возможность заменить дефектный ген на здоровый. Ученые секвенировали геном двух мышей, вылеченных от слепоты с помощью редактирования генома, и еще одной здоровой и не подвергавшейся этой процедуре. Их интересовали все возможные мутации, связанные с редактированием, даже изменения в одном-единственном нуклеотиде — молекуле, выступающей в качестве строительного блока ДНК или РНК.
Оказалось, что, хотя вызывающий слепоту ген был успешно откорректирован, у прошедших через эту процедуру мышей были выявлены более 1500 однонуклеотидных мутаций и более сотни удалений и вставок более крупных участков.
«Ни одна из этих мутаций ДНК не была предсказана компьютерными алгоритмами», — сообщает команда.
«Мы считаем, что сейчас крайне важно, чтобы научное сообщество рассматривало потенциальную опасность всех незапланированных мутаций, вызванных CRISPR, включая одиночные нуклеотидные мутации и мутации в некодирующих регионах генома, — говорит член команды исследователей доктор Стивен Цанг.
— Мы надеемся, что наши результаты побудят других использовать секвенирование целых геномов в качестве метода для определения всех побочных эффектов метода CRISPR и изучения различных вариантов для поиска наиболее точного и безопасного способа».
Сами мыши, впрочем, чувствовали себя нормально, никаких проблем со здоровьем исследователи не обнаружили. «Мы все еще относимся к CRISPR с оптимизмом, — говорит один из исследователей доктор Махаджан. — Мы врачи и мы знаем, что каждый новый вид терапии имеет потенциальные побочные эффекты. Но мы должны знать и то, что они собой представляют».
В настоящее время исследователи работают над улучшением компонентов системы CRISPR для повышения эффективности редактирования.