Исследователи от Института Salk Биологических Исследований в Ла-Хойе, Калифорния, сообщают об успехе впервые в использовании редактирующей ген технологии, чтобы препятствовать тому, чтобы множественные человеческие митохондриальные болезни были переданы от самок мыши их потомкам.Митохондрия генерирует большинство энергии, используемой клетками с каждой клеткой, содержащей между 1 000 и 100 000 копий митохондриальной ДНК.Митохондрия генерирует большинство энергии, используемой клетками с каждой клеткой, содержащей между 1 000 и 100 000 копий митохондриальной ДНК.
Митохондриальная ДНК передается исключительно через материнскую наследственность.Митохондриальные болезни унаследованы по-матерински и вызывают множество тяжелых условий, в настоящее время не имеющих никакого лечения. У больных, у кого есть эти болезни, видоизмененная и нормальная митохондриальная ДНК, как правило, смешиваются вместе в клетках.
Если у пациента есть высокий процент видоизмененной митохондриальной ДНК, это может привести к органной недостаточности и серьезным проблемам со здоровьем включая приступы, деменции, диабету, сердечной недостаточности, дисфункции печени, потере видения и глухоте.Генетический скрининг эмбрионов может частично снизить риск митохондриальных болезней, передаваемых от матери ребенку, но терапевтические варианты ограничены.Митохондриальная заместительная терапия, новый метод, в которой здоровой митохондрии обеспечиваются от донора, в настоящее время является объектом оценки в США. Однако этот подход спорен, и потому что он полагается на объединение генетического материала трех различных людей, был ассортимент этических, безопасности и медицинских возражений.
Редактирование метода, ‘более безопасного, более простого и более этичного’, чем митохондриальная заместительная терапияКоманда Института Salk, опробованная альтернативный подход в модели мыши, включающей редактирование видоизмененной ДНК с помощью ферментов, названных эндонуклеазами ограничения и транскрипцией подобные активатору нуклеазы исполнительного элемента (TALENs).
Поскольку подход, проверенный командой Salk, не требует донорской ДНК, исследователи полагают, что редактирующий ген метод более безопасен, более прост и более этичен, чем митохондриальная заместительная терапия. Ферменты разработаны, чтобы найти определенные видоизмененные последовательности ДНК и сделать точный разрез, разрушающий видоизмененную ДНК при оставлении нормальной митохондриальной ДНК интактной.
«Этот метод основывается на единственной инъекции МРНК в ооциты матери или ранние эмбрионы и поэтому мог быть легко осуществлен в ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение) клиники во всем мире», объясняет главный автор исследования Хуан Карлос Исписуа Бельмонте Института Salk Биологических Исследований.«Так как мутации в митохондриальной ДНК были также вовлечены в нейродегенеративные нарушения, рак и старение, наша технология могла потенциально иметь широкие клинические последствия для предотвращения передачи болезнетворных мутаций будущим поколениям», заявляет Белмонти.Команда использовала модель мыши, несущую два различных типов митохондриальной ДНК. TALENs и эндонуклеазы ограничения были разработаны, чтобы охотиться и разрушить только один из этих типов митохондриальной ДНК в яйцах мыши.
Оплодотворенные яйцеклетки от мышей были введены с ферментами. Уровни предназначенной ДНК были успешно уменьшены, авторы сообщают, в то время как здоровая митохондриальная ДНК была незатронута.
Эмбрионы мыши были переданы самкам мыши, где они обычно развивались и приводили к здоровым щенкам с низкими уровнями предназначенной митохондриальной ДНК.Что больше, эти щенки позже продолжили рождать здоровых потомков сами, у которых, как также находили, были низкие уровни предназначенной ДНК, демонстрируя, что это – жизнеспособный подход для предотвращения передачи транспоколений митохондриальных болезней.Подход успешно понизил уровни видоизмененной человеческой митохондриальной ДНК
Затем, команда проверила TALENs, разработанный, чтобы предназначаться для человеческих митохондриальных мутаций ДНК, которые, как известно, вызвали два нарушения – наследственная оптическая невропатия и дистония Лебера (LHOND) и неврогенная мышечная слабость, атаксия и ретинит pigmentosa (NARP).Исследователи, опробованные TALENs использование яиц мыши, содержавших генетический материал от человеческих пациентов. Снова, метод привел к значительному сокращению видоизмененной ДНК.
Белмонти полагает, что подход его команды будет успешен при сокращении процента видоизмененной митохондриальной ДНК ниже порога для того, чтобы вызвать болезнь у людей:«По нашему мнению, из-за сотен тысяч копий митохондриальной ДНК, существующей в человеческих яйцах и факте, что двухнитевые разрывы в митохондриальной ДНК обычно приводят к устранению этих молекул, мы полагаем, что отборное устранение видоизмененной митохондриальной ДНК в зародышевой линии могло быть более безопасным, чем ядерное редактирование генома и поэтому могло бы представить отправную точку для исследования и использования этих новых технологий в человеческих эмбрионах».Прежде чем клинические испытания начинаются, однако, безопасность и эффективность метода должна быть оценена в яйцах от человеческих пациентов с митохондриальными болезнями.
Команда говорит, что они получат такие яйца из избыточного запаса яиц из клиник ЭКО, пожертвованных пациентами в целях исследования.