ДНК эмбриона теперь можно редактировать как опечатку в документе. Одна буква — и человек никогда не заболеет

Учёные из Колумбийского университета показали, что гены человеческих эмбрионов можно менять точнее, чем при классическом редактировании с разрезанием ДНК. Команда Дитера Эгли использовала базовое редактирование, или редактирование оснований ДНК: метод заменяет отдельные нуклеотиды без разрыва обеих цепей ДНК. Работа опубликована как препринт и пока не прошла независимое рецензирование.

Главное отличие от обычного CRISPR/Cas9 связано с механизмом правки. Классический CRISPR разрезает обе цепи ДНК в нужном месте, после чего клетка пытается заделать повреждение. В человеческих эмбрионах такой ремонт может идти непредсказуемо: прежние работы группы Эгли показывали риск крупных потерь генетического материала и хромосомных нарушений.

Редактирование оснований действует мягче. Оно не вырезает фрагмент ДНК, а меняет один нуклеотид, то есть одну букву ДНК, в заданном участке. Такой подход потенциально подходит для случаев, когда наследственное заболевание вызывает точечная ошибка в гене. В новой работе исследователи проверяли правку по двум мишеням: PCSK9, связанному с регуляцией холестерина, и HBG, участвующему в выработке гемоглобина.

По данным авторов, метод сработал эффективно и не привёл к хромосомным аномалиям или крупным делециям, то есть выпадениям участков ДНК, которые ранее наблюдались при использовании Cas9-разрезов. Небольшие вставки и удаления встречались редко, а побочные изменения зависели от выбранной направляющей РНК.

Команда также проверяла, как способ доставки редактора влияет на развитие эмбриона. Когда белковый комплекс вводили при оплодотворении или на пронуклеарной стадии, эмбрионы могли развиваться до бластоцисты, ранней стадии перед имплантацией. Из части отредактированных клеток удалось получить стволовые клеточные линии. При доставке редактора в виде РНК развитие останавливалось раньше.

Результат не означает, что технология готова для клиник. Редактирование эмбриона может затронуть клетки, из которых позже формируются половые клетки, а значит изменения теоретически способны передаваться следующим поколениям. Поэтому даже редкие ошибки, мозаицизм или непредвиденные изменения ДНК здесь имеют гораздо большее значение, чем при работе с отдельными тканями взрослого пациента.

Мозаицизм остаётся одной из главных проблем для таких исследований. При нём часть клеток эмбриона получает нужное изменение, а часть остаётся без правки или несёт другой вариант. Для будущего организма это создаёт неопределённость: разные ткани могут развиваться из клеток с разным генетическим набором. Международные рекомендации по наследуемому редактированию генома требуют перед клиническим применением доказать эффективность метода, отсутствие опасных побочных изменений и низкую частоту мозаицизма.