Несколько десятилетий назад казалось, что генная терапия была нацелена на лечение болезни путем простой замены дефектного гена на здоровый. Недавно опубликованная в APNews статья из журнала The Conversation, написанная доктором Самирой Киани из Питтсбургского Университета, описывает первоначальную цель как использование генной терапии для лечения генетически наследственных заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия, гемофилия и нарушения обмена веществ.

Однако много лет спустя ученые все еще сталкиваются с рядом препятствий, мешающих генам выполнить это обещание. Одно из основных препятствий связано с разрушением гена и его транспортации иммунной системой.

Кроме того, повреждение гена, вызванное иммунной системой, часто приводит к массивному воспалению, которое может быть опасным для жизни.

Контроль Иммунной Системы

Хотя на протяжении многих лет ученые пытались контролировать реакцию иммунной системы на переносчик или на ген, совершенствуя технологию, до сих пор это безуспешно.

Стероиды часто используются для сдерживания иммунного ответа, поскольку они подавляют иммунную систему. Однако стероиды не доказали свою эффективность, так как их трудно контролировать и они вызывают несколько побочных эффектов.

Доктор Киани и ее помощник доктор Эбрагимхани решили использовать иммунодепрессанты, которые позволят им добиться определенного прогресса в генной терапии, а также они будут иметь больший контроль.

Диагностика Рака Поджелудочной Железы

Доктор Киани объясняет, что ее интерес к генной терапии начался шесть лет назад, когда она узнала, что у ее отца был диагностирован рак поджелудочной железы, который, как известно, имеет чрезвычайно низкую выживаемость.

Она считала, что единственная надежда для ее отца будет найдена в генной терапии. Однако процент неудач в генной терапии высок. У пациентов может развиться иммунитет в результате их собственной терапии или уже существующий иммунитет к носителю, используемому для транспортировки гена. Вышеупомянутые проблемы препятствуют более широкому использованию технологии.

CRISPR, «Генетический Хирург»

Ранее средства доставки генов в определенные органы были безвредными вирусами. Гены производят вещество, которое заменяет дефектные, генетически унаследованные гены.

Этот процесс работает для многих генетических заболеваний, но при определенных заболеваниях, размер дефектного гена не соответствует замене. Поэтому на этом этапе процесс прерывается.

Более частая проблема возникает, когда безвредный вирус улавливается иммунной системой, которая сразу же определяет его как чужеродный патоген. В ответ иммунная система вырабатывает антитела. По ошибке идет в атаку.

Появление CRISPR изменило этот ландшафт благодаря технологии редактирования генов. Когда вы думаете о CRISPR, представьте себе «генетического хирурга», использующего скальпель. Хирург выявляет дефект и исправляет его в клетках-мишенях организма. CRISPR может исправить несколько генов одновременно.

Выключатель

CRISPR может временно выключить ген, а также вернуть его в положение «включено». Этого можно добиться без постоянного изменения букв ДНК. В результате исследователи смогут использовать технологию CRISPR в будущем, чтобы произвести революцию в генной терапии.

Это решит одну проблему. Но непосредственная задача — создать средство, которое сможет избежать атаки иммунной системы и просто безопасно доставить вирус в организм.

Синтетическая Биология

Доктор Киани, синтетический биолог, сотрудничала с доктором Эбрагимхани. Они использовали CRISPR, чтобы определить, можно ли отключить ген, блокирующий генную терапию.

Они исследовали возможность снижения активности генов, чтобы увидеть, не притупит ли это иммунный ответ. Возможно, тогда эффективность вирусов улучшится.

Myd88, Ключевой Ген Иммунной Системы

Myd88, один из критических генов иммунной системы, контролирует ее реакцию на вирусы и бактерии. Сюда входят обычные вирусы, используемые в генной терапии. Доктор Киани и ее партнер ввели молекулы CRISPR своим подопытным животным. Целью был Myd88. Их целью было временно отключить ген и выяснить, уменьшили ли инъекции количество антител, которые боролись с их вирусами генной терапии.

Они были довольны тем, что инъекции сработали и что их обработка CRISPR вырабатывала меньше антител против вируса. Несомненно, их усилия предотвратили иммунный ответ, уничтоживший вирусы генной терапии.

Меньше — Больше

Партнерам было любопытно посмотреть, будет ли вторая доза генной терапии эффективнее вдвойне. Если так, это будет противоречить обычному иммунному ответу.

Обычно, когда вторую дозу вводят иммунной системе, которая уже имела опыт работы с определенным вирусом, антитела запоминают вирус и уничтожают его до того, как он достигнет цели.

Это подтвердилось тестированием доктора Киани. Однако в некоторых случаях «эффект» генной терапии улучшился при введении второй дозы по сравнению с первой инъекцией.

Серия экспериментов также доказала, что ген Myd88 можно настроить и бороться с различными типами воспалений. Это может быть полезно при работе с COVID-19 и сепсисом.

Заглядывая Вперед

Результаты исследования доктора Киани, контроль активности гена Myd88, были опубликованы в журнале Nature Cell Biology. Исследование показывает, как технологию CRISPR можно использовать для программирования иммунной системы во время генной терапии и различных воспалительных реакций.