Удалён хромосом Дауна с помощью CRISPR

В рамках знакового события в области генетических исследований японские ученые успешно использовали технологию CRISPR-Cas9 для удаления лишней хромосомы, ответственной за синдром Дауна, в клетках человека. Исследование возглавлял доктор Рётаро Хасидзумэ, профессор кафедры патологии и матричной биологии Университета Миэ, который руководил многопрофильной командой, ответственной за разработку эксперимента, анализ данных, визуализацию и авторство. Их работа, поддержанная институциональной поддержкой Университета Миэ, выводит японское исследовательское сообщество на передний край инноваций в области редактирования генома.

Это новаторское исследование продемонстрировало метод «спасения от трисомии» с заявленным уровнем успеха более 30% в определенных экспериментальных условиях, что дает новую надежду в поиске терапевтических вмешательств.

Синдром Дауна вызывается трисомией по 21-й хромосоме — генетическим состоянием, при котором у человека имеется три копии 21-й хромосомы вместо обычных двух. Эта лишняя хромосома приводит к нарушениям интеллекта, задержкам в развитии и различным осложнениям со здоровьем. В то время как традиционные исследования были сосредоточены на лечении симптомов, данное исследование направлено на исправление основной генетической аномалии.

Исследование, опубликованное в рецензируемом журнале PNAS Nexus 18 февраля 2025 года, описывает, как исследователи использовали аллель-специфический CRISPR-Cas9 для точного нацеливания и разрезания дополнительной 21-й хромосомы в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках и фибробластах, полученных от людей с синдромом Дауна.

Базовый уровень элиминации с использованием их оптимизированного метода (M2-AS × 13) составил 13,1%, но он значительно увеличился до 23,3% при сочетании с временным подавлением генов репарации ДНК, таких как POLQ и LIG4. В некоторых образцах фибробластов показатель успеха достигал 30,6%.

Такая вариативность подчеркивает важность контекста и методики, но основной вывод остается неизменным: CRISPR может удалить лишнюю хромосому в значительном количестве клеток, что ранее считалось практически невозможным.

Удаление лишней хромосомы было не единственным достижением. Исследование также показало, что в исправленных (эуплоидных) клетках наблюдалась нормализация экспрессии генов, особенно генов, связанных с нейроразвитием и метаболизмом. Эти клетки демонстрировали улучшенную скорость пролиферации, снижение уровня активных форм кислорода и восстановление антиоксидантных способностей — показатели улучшенного клеточного здоровья.

Анализ экспрессии генов выявил более 2800 дифференциально экспрессируемых генов между трисомными и исправленными клетками. Примечательно, что гены с повышенной экспрессией были связаны с развитием нервной системы, что потенциально может принести когнитивные преимущества, в то время как гены с пониженной экспрессией были связаны с метаболическими процессами.

Это исследование знаменует собой важную веху в геномной медицине, впервые демонстрируя техническую возможность удаления лишней хромосомы, ответственной за синдром Дауна, и восстановления нормальной клеточной функции. Однако, хотя результаты, несомненно, многообещающие, они остаются ограниченными лабораторными условиями. Преобразование этого прорыва в клиническую практику — особенно для пренатальной или постнатальной терапии — потребует обширной валидации, строгих оценок безопасности и тщательного этического рассмотрения.

Ключевым элементом повышения показателя успеха было временное подавление механизмов репарации ДНК — метод, который может нести непредвиденные риски в живых организмах. Эти проблемы подчеркивают необходимость дальнейших исследований, прежде чем можно будет рассматривать какое-либо применение на людях.

Тем не менее, работа доктора Хасидзумэ и его команды закладывает прочный фундамент для будущих методов лечения, которые однажды могут изменить жизнь людей с синдромом Дауна и их семей, открывая новую эру точной геномной медицины.