Inimese embrüos parandatud geneetiline defekt

Vastuoluline seotus iduliiniga on üllatavalt edukas

Edukalt parandatud: nendes inimese embrüodes parandati patogeenne geneetiline defekt. © Oregoni tervise- ja teadusülikool
ettelugemist

Sekkumine iduteesse: teadlased on esimest korda parandanud juba viljastatud munaraku päriliku haiguse. Geenikääridega CRISPR / Cas9 parandasid nad geeni defekti, mis põhjustab pärilikku südamehaigust. Uus: nende meetodil oli suurem edukuse määr kui kõigil varasematel lähenemisviisidel ja see põhjustas vähem soovimatuid kõrvaltoimeid. Selline sekkumine iduliini on aga väga vaieldav - ja meiega keelatud.

Viljastatud munarakkude ja embrüote geeniparandus on paljudes riikides - sealhulgas Saksamaal - keelatud. Põhjus: kui nende rakkude geneetilises materjalis midagi muudetakse, mõjutab see mitte ainult seda inimest, vaid ka kõiki tema järeltulijaid. Sellised idutee sekkumised on seetõttu väga vaieldavad. Teisest küljest pakuvad need võimaluse niiöelda pärilikud haigused likvideerida ja kaitsta järgmist põlvkonda nende eest.

Genschere teeb selle võimalikuks

Siiani on iduliinide sekkumise teemaline arutelu jäänud üsna teoreetiliseks, kuna geenitehnoloogilised meetodid polnud piisavalt kaugele jõudnud. Kuid geenikääride CRISPR / Cas9 abil muutub geeniparandus üha tõhusamaks ja turvalisemaks - ja seega on geeniparandus inimese embrüodes teostatavam.

Hiinas on teadlased korduvalt sekkunud inimese embrüote genoomi. Üks meeskond parandas päriliku verehaiguse talasseemiat põhjustava geenipuuduse, teine ​​viis embrüo genoomi mutatsiooni, mis pidi rakke immuniseerima HIV-i vastu. Edukuse määr oli nendes katsetes siiski madal ja ilmnes mosaiikiefekt: mõned embrüo rakud kannavad geenimuutust, teised mitte.

Pärilik südamehaigus kui testjuhtum

Oluliselt edukamad olid Hong Ma Portlandi Oregoni tervise- ja teadusülikoolist ning tema meeskond. Esmakordselt on nad juba parandanud viljastatud munaraku päriliku geneetilise defekti - ja seda üllatavalt vähe ebasoovitavate geneetilise materjali ebaõige sisestamise või lõikamisega seotud defektide korral. kuva

Oma katses kasutasid nad hüpertroofilise kardiomüopaatia (HCM) all kannatava mehe spermat. See pärilik südamehaigus mõjutab ühte 500-st inimesest ja põhjustab noores eas südame rütmihäireid, äkilist südamepuudulikkust ja surma. Ligikaudu 40 protsendil juhtudest on pärilik haigus põhjustatud MYBPC3 geeni mutatsioonist. See mutatsioon on domineeriv: haiguse vallandamiseks piisab, kui muteeritakse ainult üks geenikoopia.

Meetod: geenikäärid süstiti koos haige isa spermaga tervislikku muna. Ma Hong Ma jt / alusteaduse instituut

Žanriparandus juba viljastamisel

Teadlased andsid haigestunud doonorist sperma tervislikku munarakku. Samal ajal süstisid nad munarakku geenikäärid CRISPR / Cas9 ja õige, muteerimata DNA-koodi koopiad. Selle tagajärjel oli tühimik juba selles faasis, kus sperma ja munaraku genoom sulandusid. See peaks takistama mosaiikembrüote arengut, nagu tavaliselt varasemate meetodite puhul.

Veel üks eripära: geenikäärid lõikasid genoomist välja ainult defektsed neli DNA alust. Sisestades õige asendusjärjestuse, jätsid teadlased raku DNA parandamise mehhanismid taha. Need on oma olemuselt ette nähtud DNA puuduste parandamiseks. Selle parandussüsteemi malli saamiseks süstisid teadlased DNA järjestuse õigete lõikudega.

Edukas 42-st 58 embrüost

Tulemus: geenikäärid olid tuvastanud kõigi embrüote defektse DNA järjestuse - nende löögisagedus oli 100 protsenti, nagu teadlased teatavad. Seejärel oli raku enda DNA parandamine geeni defekti õigesti parandanud 42-st 58-st embrüost, mis vastab 72, 2 protsendile. Ilma geenita töötlemiseta oleks pooltel embrüodel vigane geen.

"Mis veelgi olulisem - kõigil blastomeeridel on identsed genotüübid, puudusid mosaiigiefektid, " teatavad Ma ja tema kolleegid. DNA analüüs näitas ka, et nendes 42 rakus ei olnud soovimatuid geenimuudatusi väljaspool paranduskohta. Vaatamata intensiivsetele uurimistöödele ei suutnud teadlased näidata mingit sihtvälist mõju. Ligi 28 protsendil järelejäänud rakkudes olid sellised mõjud siiski olemas.

Remont läks oodatust erinevalt

Üllatav: geeniparandus toimus teisiti, kui teadlased olid oodanud. Kuna värskelt viljastatud munarakk kasutas peaaegu kõigil juhtudel äsja sisestatud geenitähtede mudelina oma puutumatut geenikoopiat. See homoloogiapõhise parandamise (HDR) mehhanism tagab eriti täpse remondi ilma soovimatute vigadeta. Kuid normaalsetes rakkudes see vaevalt toimub.

Viljastatud ja parandatud munarakkudest arenesid normaalsed, terved embrüod. Oregoni tervise- ja teadusülikool

Embrüos domineeris see täpsem parandusmehhanism. "See hämmastav erinevus viitab sellele, et inimese sugurakud ja embrüod kasutavad muid DNA parandamise süsteeme - võib-olla seetõttu, et evolutsiooniliselt on nii oluline hoida iduliini geneetiliselt korrektsena, " ütlevad Ma ja tema kolleegid.

See oleks hea uudis tulevaste geeniteraapiate jaoks. Ilmselt väldib HDR-i remont kardetud sihtmärgiväliseid mõjusid ja suurendab seega märkimisväärselt geeniparanduse ohutust.

"Eetiline arutelu peab nüüd järele jõudma"

"Meie tulemused näitavad seega geeniteraapia suurt potentsiaali embrüos, " ütleb kaasautor Juan Carlos Izpisua Belmonte Salki bioloogiliste uuringute instituudist. "Tänu geenitehnoloogia ja tüvirakutehnoloogia edusammudele saame lõpuks hakata tegelema patogeensete mutatsioonidega, mis mõjutavad miljoneid inimesi."

Kuid teadlased rõhutavad ka, et selliste geeniteraapiate kliiniline kasutamine on veel kaugel. "Geeniteraapia on alles lapsekingades, ehkki see eeltest on osutunud ohutuks ja tõhusaks, " ütleb Belmonte. "On ülioluline, et jätkame äärmiselt ettevaatlikult, pöörates suurt tähelepanu eetilistele kaalutlustele."

Sama kehtib ka teiste teadlaste kohta: "Selle uuringuga on idutee geeniteraapia võimalus liikunud tulevase fantaasia juurest teostatavuse poole, " kommenteeris Peter Braude Kingi kolledži Londonist. "Arutelu selle üle, kas ja kuidas neid meetodeid kasutada, peab nüüd kiirusega sammu pidama." (Loodus, 2017; doi: 10.1038 / nature23305)

(Loodus, Oregoni tervise- ja teadusülikooli alusteaduste instituut Salki instituut, 3. august 2017 - MTÜ)