Начать стоит с прямого действия – использовать CRISPR-Cas9 для устранения мутаций, вызывающих болезни, передающиеся по наследству. Например, при серповидно-клеточной анемии этот метод позволяет точечно изменить участок ДНК, устранив дефект в гене HBB. Уже есть пациенты, у которых после такой коррекции исчезли симптомы заболевания.
Для борьбы с онкологией подбирается другой подход – редактирование иммунных клеток пациента. Им внедряют конструкцию, распознающую злокачественные клетки, как при CAR-T терапии. В клинических испытаниях ремиссия достигается у более чем 70% пациентов с определёнными формами лейкемии.
Использование молекулярных ножниц становится всё точнее – теперь возможно вмешательство без повреждения соседних участков ДНК. В случае лечения дистрофии Дюшенна применяется техника prime editing, при которой исправление ошибки происходит на уровне одной буквы генетического кода.
Такой подход уже протестирован в рамках ограниченных программ Compassionate Use. Например, в США пациенты с редкими формами амилоидоза получили экспериментальные дозы скорректированных последовательностей, и показатели функции печени улучшились у 5 из 6 участников.
Как редактирование генов позволяет устранять наследственные мутации у эмбрионов и взрослых пациентов
Использовать CRISPR-Cas9 стоит только при точно подтверждённой мутации, связанной с тяжёлым заболеванием. Например, при бета-талассемии и серповидноклеточной анемии уже успешно проводят терапию на взрослых: у пациентов берут собственные стволовые клетки, корректируют ошибочный участок ДНК и возвращают их обратно. После пересадки костного мозга симптомы исчезают.
Для эмбрионов применяют ту же систему, но вмешательство происходит на стадии одной-двух клеток. Такой подход позволяет исправить дефект ещё до формирования органов. Один из кейсов – устранение мутации в гене MYBPC3, вызывающей кардиомиопатию. Редактирование проводилось в пробирке на зиготах, полученных методом ЭКО. Полученные эмбрионы не содержали дефектного аллеля без внедрения чужеродных последовательностей.
Перед вмешательством проводят полное секвенирование ДНК, чтобы точно определить локализацию ошибки. После коррекции – повторное тестирование, чтобы исключить побочные изменения. Работают только с генами, в которых мутация 100% приведёт к болезни, если не вмешаться.
Не применяют при полигенных заболеваниях, потому что сложно предсказать эффект. Также исключено использование при сомнительной клинической картине или недостаточной информации о конкретной мутации.
На практике используют только те подходы, где риск ниже, чем польза. Любое вмешательство требует согласия пациента (или родителей в случае эмбриона) и одобрения этического комитета.
Какие генные технологии применяются при лечении онкологических заболеваний и как они работают на клеточном уровне
Для точечного воздействия на злокачественные клетки применяются редактирование CRISPR-Cas9, CAR-T терапия и РНК-интерференция. Эти подходы меняют функции внутри клеток, заставляя опухоль разрушаться изнутри.
CRISPR-Cas9: устранение мутаций
С помощью системы CRISPR удаляют или заменяют конкретные фрагменты ДНК, которые вызывают бесконтрольное деление. Например, в клетках меланомы можно вырезать участок гена BRAF, нарушающего сигнальные пути роста. После модификации клетка теряет способность делиться и погибает.
CAR-T: атака на опухоль
Иммунные клетки пациента модифицируют – добавляют рецепторы, которые распознают антигены опухоли, например, CD19 при лейкемии. После возвращения в организм такие лимфоциты находят и уничтожают раковые клетки. Метод показывает стойкую ремиссию даже у пациентов с рецидивами.
РНК-интерференция применяется, чтобы «выключить» активность онкогенов. Например, можно подавить экспрессию MYC, который ускоряет рост клеток. Специальные малые молекулы РНК связываются с матричной РНК и блокируют синтез белка, нарушая работу опухоли на уровне транскрипции.
Все эти методы точечно вмешиваются в функции клеток, разрушая опухоль без повреждения здоровых тканей. Комбинации подходов применяются при устойчивости к стандартным методам лечения.