Когда ВИЧ попадает в организм, он меняет геном человека. Ученые считают, что в этом случае может помочь система CRISPR, которая «вырезает» нужные участки ДНК.
О каком генном препарате идет речь?
Новый лекарственный препарат разработала компания Excision BioTherapeutics. Технологию назвали EBT-101, она нацелена на вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).
Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило заявку компании на проведение первой и второй фаз клинических испытаний: они начнутся в конце 2021 года. Во время работы исследователи оценят эффективность разных дозировок препарата на трех группах ВИЧ-инфицированных добровольцев.
По состоянию на конец 2019 года в мире насчитывалось приблизительно 38 млн человек, живущих с ВИЧ. Всего, по данным Роспотребнадзора, в России живет почти полтора миллиона ВИЧ-инфицированных. Такие же числа приводит и Федеральный центр борьбы со СПИДом. Это больше 1% россиян, поэтому можно сказать, что в России эпидемия ВИЧ-инфекции, как и в случае с коронавирусом.
Во время работы авторы также проверят, какие комбинации терапии CRISPR/Cas и других методов лечения будут максимально эффективны.
CRISPR/Cas9 — это инструмент, с помощью которого можно редактировать части генома. Можно удалять, добавлять или изменять последовательные участки ДНК.
Новая технология «вырезает» вирус из организма. Как это возможно?
Это возможно, но о 100% эффективности речь пока не идет. Разработчики препарата EBT-101 использовали систему генетического редактирования CRISPR/Cas9. Принцип ее работы заключается в том, что CRISPR работает с созданными ранее спейсерами или «заготовками», чтобы закодировать специальные молекулы crРНК, которые связываются с ферментом Cas9. Последний, в свою очередь, занимается тем, что разрезает ДНК бактериофага в нужных местах. В результате получается система, которая может разрезать любые фрагменты ДНК.
CRISPR РНК или crРНК — это длинная молекула РНК, которая образуется после транскрипции CRISPR, далее она разрезается на фрагменты.
С помощью этой технологии пробуют лечить не только ВИЧ. Например, в 2020 году успешно прошли клинические испытания препарата против врожденного заболевания крови — бета-талассемии. Бета-талассемия — это группа унаследованных заболеваний крови. Это форма талассемии, вызванная сниженным или отсутствующим синтезом бета-цепей гемоглобина.
Кроме этого, исследователи из Стэнфорда создали новый вид генной терапии на базе геномного редактора CRISPR/Cas9 для лечения серповидноклеточной анемии. Серповидноклеточная анемия — это наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение
Но у технологии есть и недостатки. Проводить CRISPR-терапию — дорого. Например, вылечить человека от серповидноклеточной анемии стоит $2 млн, отметила Дженнифер Дудна, лауреат Нобелевской премии по химии за технологию CRISPR/Cas9.
Сегодня CRISPR/Cas9 до сих пор изучают и модернизируют. Например, в июне 2021 года CRISPR-терапию впервые ввели внутривенно. Запускать «молекулярные ножницы» внутрь организма теоретически гораздо более рискованно — при этом важно проконтролировать, что CRISPR/Cas внесла нужные правки в ДНК и не внесла ненужных.
Систему впервые доставили внутривенно в клетки шести пациентов с транстиретиновым амилоидозом — болезнью, при которой белок транстиретин накапливается в жизненно важных органах.
Как ВИЧ собираются лечить с помощью геномного редактирования?
Чтобы понять это, надо сначала разобраться в особенностях поведения и размножения ВИЧ. Для репликации вирус использует Т-лимфоциты — это клетки иммунной системы человека, которые первыми реагируют на начало заражения организма.
После этого вирус при помощи обратной транскрипции на основе РНК производит ДНК и встраивается в геном человека. В результате начинается синтез вирионов ВИЧ, которые расходятся по всему телу.
Главная проблема борьбы с ВИЧ заключается в том, что вирус встраивается в ДНК человека и меняет ее. Также в организме зараженного ВИЧ, есть неактивные провирусы, которые могут «проснуться» даже после длительной терапии. Поэтому на данном этапе вирус практически неизлечим. Исследователи возлагают большие надежды на систему CRISPR, так как она теоретически может просто удалить из организма все провирусы из ДНК.
Лекарственный препарат EBT-101, который сейчас проходит клинические испытания, ранее протестировали на макаках-резусах, заболевших вирусом иммунодефицита обезьян — это родственный ВИЧ вирус. Сначала обезьянам провели антиретровирусную терапию, чтобы подавить размножение вируса. После этого им внутривенно ввели EBT-101. В результате количество вирусной РНК снизилось на 38–95%.
ВИЧ не впервые пытаются победить помощью метода редактирования генов. Как это было?
Да, ученые уже делали попытки «вырезать» ВИЧ из организма человека. Например, в 2019 году исследователи из Университета Небраски использовали сочетание технологии CRISPR и противовирусную терапию. Они протестировали метод на гуманизированных мышах и в результате у грызунов снизилась вирусная нагрузка, но полностью удалить вирус из организма удалось только у семи зверьков.
Также ученые из Пекинского университета применили генное редактирование для лечения ВИЧ. Инструмент CRISPR позволил удалить из иммунных клеток пациента ген CCR5, который делает их уязвимыми к вирусу. Но пока эффективность метода оказалась слишком низка, чтобы победить болезнь: количество клеток с выработанным иммунитетом было недостаточным.
Сегодня самой многообещающей технологией борьбы с ВИЧ стали «молекулярные ножницы». Лекарственный препарат допустили до первой и второй фаз клинических испытаний — это один из определяющих шагов для борьбы с эпидемией ВИЧ.
До сих пор ученым не удалось использовать CRISPR для борьбы с ВИЧ в организме человека, но ученые все равно уверены в ее эффективности. Поэтому сейчас нужно ждать результатов первой фазы тестирования EBT-101 и рецензируемой публикации в научном журнале.
Читать далее
В американской пустыне вылупились «живые ископаемые». Они спали десятки лет
Посмотрите на цифровое искусство, которое сделали на основе анализа книг Айзека Азимова
Брэнсон, Безос и Пересильд: зачем известные люди летят в космос и что они там делают