Американські вчені за допомогою ферменту для редагування геному під назвою мегануклеазу успішно вимкнули в печінці мавп ген контролюючий рівень ліпопротеїнів низької щільності в крові. Часткове вимикання гена призвело до зниження концентрації ЛПНП і пов'язаного з ними «поганого» холестерину в крові тварин. Цей підхід, таким чином, можна розглядати як перспективний засіб для полегшення стану людей з високим ризиком серцево-судинних захворювань, пишуть автори у своїй статті в.
Незважаючи на різко збільшену в останні роки популярність CRISPR/Cas як засобу редагування генома людини, попередники цієї системи також активно тестуються як потенційні терапевтичні агенти. Наприклад, ферменти мегануклеази дізнаються і розрізають дуже довгу послідовність ДНК (14-40 нуклеотидів). Такий довгий сайт впізнавання значно знижує можливість нецільового розрізання геному. Крім того, на відміну від Cas9, щоб розрізати ДНК, мегануклеазам не потрібна РНК-затравка. З іншого боку, якщо Cas9 за допомогою РНК-гіда можна направити до будь-якого місця в геномі, мегануклеази здатні розпізнавати одну-єдину послідовність, під яку вони «заточені».
У своїй роботі вчені з відділу генної терапії Медичної школи Перельмана університету Пенсильванії (США) продемонстрували на прикладі макак-резусів здатність спеціально спроектованої мегануклеази на основі ендонуклеази I-CreI ефективно розрізати ДНК при доставці. Двозначний розрив, який вноситься ферментом, заліковується клітинною системою репарації з утворенням невеликих делецій або вставок. Якщо ці ділеції утворюються в кодуючій послідовності гена, це призводить до його поломки.
Як мішені дослідники вибрали ген, який експресується в печінці і кодує білок, що контролює концентрацію ліпопротеїнів низької щільності (ЛПНП) в плазмі крові. Ця фракція ліпопротеїнів пов'язує холестерин і формує відкладення на стінках артерій. Відомо, що висока активність корелює з гіперхолестеролемією і схильністю до коронарної хвороби серця, а низька - навпаки, знижує концентрацію ЛПНП і ризик розвитку серцево-судинних захворювань.
Автори нової роботи модифікували ендонуклеазу I-CreI з водорості за допомогою комп'ютерного моделювання і спрямованої еволюції ферментатак, щоб вона впізнавала консервативну біля макаки і людини ділянку гена Два отриманих варіантамегануклеази M1PCSK9 і M2PCSK9 у складі адено-асоційованого вірусу вкололи в кров шести макакам. Після введення вірусу тварин спостерігали аж до року, у всіх стабільно знизився рівень експресії на 30-84 відсотки в залежності від дози століть. При цьому концентрація холестерину, пов'язаного з ЛПНП, знизилася на 50-60 відсотків.
Крім того, у тварин брали біопсію печінки, щоб перевірити наявність трансгенної ДНК і РНК. На 17 день після введення вірусу в 70-80 відсотках гепатоцитів спостерігалася експресія трансгену, при цьому на 129 день вона практично зникла. Істотної імунної відповіді на введений трансген у тварин не спостерігалося.
Перше у своєму роді невелике клінічне випробування на людях для редагування ДНК у клітинах печінки минулого року запустила компанія Sangamo Therapeutics - ми розповідали про їхнього першого пацієнта Браяна Мадо. Як інструмент редагування геному вчені використовували нуклеазу з «цинковими пальцями», що розпізнають потрібні послідовності в ДНК. Результати випробування мають бути оприлюднені лише у 2021 році.