Редагування генома білком Cas9 допомогло запобігти розвитку хвороби Ангельмана у мишей, йдеться в дослідженні, опублікованому в журналі. Вбудова конструкції з геном Cas9 в геном миші придушила роботу хвороботворного гена в нейронах ембріонів мишей, що дозволило їх мозку нормально розвиватися, а мишам - проходити поведінкові тести на психічні захворювання.
Синдром Ангельмана - це нейродегенеративне захворювання, від якого страждає приблизно кожна десятитисячна людина. Його ще називають «синдромом щасливої ляльки» через характерні уривчасті рухи рук і частий сміх. У хворих також спостерігаються затримка в психічному розвитку та епілепсія.
Ключова причина розвитку синдрому Ангельмана - це мутація в гені на материнській хромосомі в нейронах. Продукт цього гена бере участь у розщепленні надлишкових для нейронів білків. Якщо ген не працює, в нервових клітинах накопичуються зайві білки і заважають нормальному розвитку. Оскільки всі генетичні варіанти присутні в клітинах людини в подвійному варіанті (на материнській і батьківській хромосомі), існують механізми придушення їх надмірної експресії. У парній батьківській хромосомі і в нормі, і при синдромі Ангельмана робота гена придушується довгою некодуючою РНК UBE3A-ATS.
Дослідники з університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл під керівництвом Марка Зілка (Mark J. Zylka) припустили, що розблокування другої працюючої копії гена (батьківської) може запобігти розвитку синдрому Ангельмана навіть при мутації в материнській копії. Для цього вони вирішили порушити ген блокатора -.
Щоб порушити, дослідники використовували найпопулярніший інструмент геномного редагування - білок Cas9 разом з гайдовою РНК. РНК направляє комплекс до комплементарної послідовності, а Cas9 робить розріз у геномі. Біологи створили близько 260 РНК, які були комплементарна різним ділянкам або генам навколо нього.
Виявилося, що в культурах коркових нейронів найефективніше Cas9 працював у комплексі з гРНК, які були комплементарні ділянкам генів всередині. Тоді дослідники вбудували в геном мишей з синдромом Ангельмана конструкцію, яка поєднувала гени Cas9 і найефективнішою гРНК. Для доставки генетичної конструкції в ядро вчені використовували вірусну частинку, якою заразили ембріони миші. Вбудова такої конструкції в мишачий геном дозволила комплексу працювати в клітинах постійно.
Геномне редагування дійсно підвищило експресію гена в корі мозку, гіпокампі та спинному мозку (р < 0,001). Також миші з синдромом Ангельмана після редагування частково відновили нормальну вагу тіла і мозку (у мишей з цим синдромом часто спостерігається надмірна вага і макроцефалія). А щоб перевірити поведінку «врятованих» мишей, вчені провели низку тестів: тест на підняття тулуба, поки миша висить на хвості, тест на поведінку у відкритому полі і тест на заривання предметів в тирсах. Ці тести спрямовані на дослідження депресивної, дослідницької та обсесивно-компульсивної поведінки відповідно. Миші багато виходили в центр поля і цілком впоралися з тестом на депресію, але в тесті на закопування предметів поліпшення не показали.
Так дослідники з'ясували, що геномне редагування ефективне для лікування синдрому Ангельмана. Це лікування довгостроково і не вимагає частих ін'єкцій, як попередні медикаментозні методи, що важливо для захворювання, яке залишається з пацієнтами на все життя.
Геномне редагування застосовують і в пошуках лікування інших психічних розладів. Нещодавно біологи виправили дефект у роботі кальцієвих каналів клітин пацієнтів, схильних до шизофренії і розладів аутистичного спектру. Для цього вони створили стовбурові клітини пацієнтів, перепрограмували їх у нейрони і відредагували поламаний ген.