Обезьянам отредактировали геном

Впервые удалось внести в обезьян генетические модификации с помощью свежего генетико-инженерного метода, основанного на противовирусной защите бактерий.

Один из самых популярных ныне методов генетического редактирования опирается на своеобразную защитную систему, с помощью которой бактерии и археи обороняются от вирусов. Система эта называется CRISPR, сокращённо от Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats — короткие палиндромные повторы в ДНК, регулярно расположенные группами. Эти повторы перемежаются другими последовательностями, которые происходят из генома бактериофагов. Оказалось, что повторы плюс последовательности вирусов, расположенные между ними, плюс фермент, который с ними работает, образуют вместе систему защиты, действующую подобно РНК-интерференции у эукариот: чужеродная последовательность определяется сравнением с неким шаблоном, после чего уничтожается.

Детёныши макаки-крабоеда, модифицированные с помощью системы CRISPR/Cas9 (фото авторов работы).

Фермент Cas9, который обслуживает бактериальную систему CRISPR (точнее, CRISPR/Cas9), быстро взяли в оборот генные инженеры: с его помощью, как оказалось, можно редактировать ДНК и в эукариотических клетках. У бактерий Cas9 направляют к месту работы специальные РНК, которые для генно-инженерного метода объединили. То есть в клеточной ДНК выбирается некая последовательность, с которой мы хотим провести «хирургическую» операцию, к этой последовательности создаётся РНК, которая потом ведёт за собой фермент, — и там, где образуется комплементарная пара между ДНК и РНК, фермент начнёт работать.

Сам Cas9 тоже не избежал «тюнинга»: модифицируя ту его часть, которая взаимодействует с ДНК, добавляя к ней те или иные строительные блоки, исследователи получили набор ферментов, которые могли активировать или подавлять транскрипцию заданного гена, метилировать и деметилировать участки ДНК и т. д. Но главное — всё это можно было делать с большой точностью и эффективностью: фермент работал именно там, куда ему указывали, и работал всегда.

Понятно, что таким образом можно было бы целенаправленно вводить мутации и наблюдать за тем, как будет функционировать мутированный ген, а можно, наоборот, избавлять гены от дефектов. Предполагается, что с помощью генетико-инженерной системы на основе CRISPR/Cas9 можно будет раз и навсегда найти средство против генетических заболеваний. В общем, революционность метода трудно переоценить.

Однако прежде, чем эта технология начнёт применяться на человеке, её нужно испытать на животных. До сих пор способ использовали на мышах и крысах, но грызуны от человека отстоят относительно далеко, так что все ждали, когда кто-нибудь проверит новый метод на обезьянах. И вот исследователи из Нанкинского медицинского университета (Китай) опубликовали в журнале Cell статью с сообщением о том, что им удалось получить таким манером трансгенных приматов — впервые в мире.

До сих пор, когда нужно было мутировать обезьяну, мутации вводили с помощью модифицированных вирусов. Метод работал, но мутации попадали в непредсказуемые места и в непредсказуемом количестве. Понятно, почему учёные ухватились за систему CRISPR/Cas9. Сначала её проверили на культуре клеток обезьяны, попытавшись отключить в них некоторые гены. Получив удовлетворительный результат, учёные перешли на самих обезьян: Цзяхао Ша (Jiahao Sha) и его коллеги промодифицировали в 180-клеточном эмбрионе макаки-крабоеда сразу три гена в каждой из эмбриональных клеток. Всего такую операцию провели с 83 эмбрионами, которые затем имплантировались самкам.

Забеременело десять из них, до финиша же дошла одна, родив двух детёнышей с мутациями в гене Ppar-γ, регулирующем метаболизм, и в иммунном Rag1.

Оба гена связаны с некоторыми человеческими болезнями, однако у родившихся макак никаких явных признаков нездоровья пока нет. Исследователи собираются и дальше наблюдать за своими генетически модифицированными подопечными, а заодно проверить, все ли их клетки несут мутации.

Авторы работы подчёркивают, что их целью было просто испытать CRISPR/Cas9 на приматах, чтобы понять, будет ли метод хоть как-то с ними работать. Поскольку результат оказался положительным, можно уже думать над тем, как повысить эффективность способа и устранить подводные камни. И надеяться на то, что подводных камней не окажется настолько много, что это поставит под сомнение саму целесообразность применения метода на обезьянах.

Подготовлено по материалам Nature News.