Новый генетический инструмент TIGRa может превзойти CRISPR в терапии заболеваний
Учёные из Стэнфордского университета разработали новый инструмент для генной терапии, который способен активировать нужные гены внутри клеток организма и при этом значительно меньше стандартных систем на основе CRISPR.
Новая технология получила название TIGRa. В отличие от многих CRISPR-систем, которые сложно доставлять в организм из-за большого размера, TIGRa достаточно компактен, чтобы помещаться в вирусные векторы, используемые для доставки генетических инструментов в клетки.
Современные методы редактирования генов позволяют изменять ДНК или управлять активностью отдельных генов, однако их применение внутри организма ограничено. Основная проблема — размер молекулярных компонентов CRISPR, которые часто не помещаются полностью в безопасные системы доставки, например аденоассоциированные вирусы.
TIGRa основан на недавно открытой системе TIGR-Tas, которая, как и CRISPR, использует направляющую РНК для поиска определённых участков генома. Однако вместо разрезания ДНК новый инструмент активирует нужные гены, заставляя клетку производить больше соответствующего белка.
Испытания показали высокую эффективность
Исследователи протестировали несколько вариантов TIGRa и обнаружили, что несмотря на небольшой размер система работает очень эффективно. Она оказалась меньше аналогичных активаторов на основе CRISPR более чем в два раза.
В экспериментах на клетках человека TIGRa смог одновременно активировать до 12 различных генов. Учёные также использовали систему для перепрограммирования обычных клеток соединительной ткани в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — процесс, который требует включения сразу нескольких генов.
В девяти проверенных терапевтически важных генах TIGRa показал более высокую эффективность активации, чем аналогичные CRISPR-инструменты, превзойдя их в шести случаях.
Технология сохранила зрение у мышей
Чтобы проверить возможность применения внутри организма, учёные доставили TIGRa в глаза мышей с помощью вирусного вектора.
Система была настроена на активацию двух генов — CaMKIIa и CaMKIIb, которые помогают защищать ганглиозные клетки сетчатки. Эти клетки повреждаются при глаукоме и других дегенеративных заболеваниях глаза.
После введения TIGRa мышам вызвали повреждение сетчатки, которое обычно приводит к потере зрения. Животные, получившие терапию, сохранили примерно треть зрительной функции, тогда как у контрольной группы зрение практически исчезло.
Кроме того, через четыре месяца после эксперимента у обработанных мышей сохранялись признаки защиты сетчатки.
Возможности для будущей медицины
Учёные подчёркивают, что технология пока находится на ранней стадии и до применения у людей ещё далеко. Однако компактность TIGRa может сделать его перспективным инструментом для лечения заболеваний, где требуется одновременно изменять активность нескольких генов.
В будущем систему могут использовать при заболеваниях сетчатки, мышечной дистрофии, ожирении, сердечно-сосудистых заболеваниях, раке и нейродегенеративных нарушениях.
Главное преимущество TIGRa заключается не в замене CRISPR, а в возможности решать задачи, где размер существующих генетических инструментов становится ограничением.
Исследование в журнале Cell Stem Cell.