Читкод для генной терапии: большие гены теперь помещаются в маленькие вирусы. И это меняет всё

Китайские ученые представили новую технологию доставки больших генов, которая может серьезно расширить возможности генной терапии. Разработка получила название AAVLINK и решает одну из главных проблем вирусных векторов, которые сегодня используют в медицине, — невозможность переносить крупные фрагменты ДНК.

Для генной терапии чаще всего применяют адено-ассоциированные вирусы (AAV). Они считаются безопасными, хорошо проникают в клетки и эффективно доставляют генетический материал. Но у них есть жесткое ограничение по вместимости: большой ген просто не помещается внутрь вирусной оболочки. Из-за этого многие наследственные заболевания, связанные с крупными генами, долгое время оставались недоступными для терапии на основе AAV.

Команда под руководством профессора Лу Чжунхуа из Шэньчжэньского института перспективных технологий Китайской академии наук совместно с врачами Пекинской первой больницы предложила обходное решение. Их система AAVLINK работает по принципу «разрезать и собрать». Большой ген делят на несколько частей, упаковывают их в отдельные вирусные векторы, а уже внутри организма фрагменты соединяются в единую полноценную генетическую последовательность.

Основная технология здесь — специальный механизм рекомбинации ДНК (Cre/lox), который позволяет фрагментам находить друг друга и «сшиваться» в правильном порядке прямо в клетке. В результате получается полноценный рабочий ген, а не набор обрывков, как это часто происходило в более ранних подходах.

Исследователи проверили систему на животных моделях. В одном из экспериментов они доставляли полный ген Shank3, связанный с расстройствами аутистического спектра. У мышей с дефектом этого гена после терапии восстанавливалась его экспрессия, а поведение становилось заметно более нормальным. В другом случае использовали крупный ген SCN1A, связанный с тяжелыми формами эпилепсии. После доставки с помощью AAVLINK у животных снижалась частота судорог и восстанавливалась работа гена в нервной системе.

Чтобы повысить безопасность технологии, ученые создали версию AAVLINK 2.0. В ней применили модифицированный фермент Cre, активность которого можно точнее контролировать по времени. Это снижает риск нежелательных перестроек ДНК, но сохраняет высокую эффективность сборки генов.

Затем исследователи пошли дальше и создали целый банк векторов на основе AAVLINK. В него вошли 193 крупных гена, связанных с наследственными заболеваниями, включая формы аутизма и эпилепсии. Все конструкции прошли проверку на способность корректно восстанавливаться в клетках. В этот же набор включили несколько CRISPR-инструментов, что показывает, что технология может использоваться не только для терапии, но и для генной инженерии и исследований.

По сути, AAVLINK меняет сам подход к использованию AAV-векторов. Вместо жесткого ограничения по размеру гена появляется гибкая система сборки внутри организма. Это открывает путь к лечению заболеваний, которые раньше считались принципиально недоступными для AAV-терапии именно из-за размера генетических дефектов.