Исследователи из Тель-Авивского университета предупреждают, что терапия CRISPR может повредить геном. Они предупреждают: «Метод редактирования генома CRISPR очень эффективен, но не всегда безопасен. Иногда расщепленные хромосомы не восстанавливаются, и стабильность генома подвергается риску, что в конечном итоге может способствовать развитию рака».
Новое исследование TAU определяет риски, связанные с использованием терапевтических средств CRISPR — инновационного, удостоенного Нобелевской премии метода, который включает в себя расщепление и редактирование ДНК, уже применяемого для лечения таких состояний, как рак, заболевания печени и кишечника, а также генетические синдромы. Исследуя влияние этой технологии на Т — клетки — лейкоциты иммунной системы, исследователи выявили потерю генетического материала в значительном проценте — до 10% обработанных клеток. Они объясняют, что такая потеря может привести к дестабилизации генома, что может вызвать рак.
Исследование проводилось под руководством доктора Ади Барзеля из Школы нейробиологии, биохимии и биофизики факультета наук о жизни Мудрого университета ТАУ и Центра передовых методов лечения Дотан, созданного в сотрудничестве между Тель-Авивским медицинским центром Сураски (Ихилов) и Тель-Авивским университетом. д-р Асаф Мади и д-р Ури Бен-Давид с медицинского факультета ТАУ и Центр биоинформатики Эдмонда Дж. Сафра. Результаты были опубликованы в научном журнале Nature Biotechnology .
Исследователи объясняют, что CRISPR — это новаторская технология редактирования ДНК — расщепления последовательностей ДНК в определенных местах для удаления нежелательных сегментов или поочередного восстановления или вставки полезных сегментов. Разработанная около десяти лет назад технология уже доказала впечатляющую эффективность в лечении целого ряда заболеваний — рака, болезней печени, генетических синдромов и многих других. Первое одобренное клиническое испытание, когда-либо использующее CRISPR, было проведено в 2020 году в Пенсильванском университете, когда исследователи применили метод к Т-клеткам — лейкоцитам иммунной системы. Взяв Т-клетки от донора, они экспрессировали сконструированный рецептор, нацеленный на раковые клетки, при этом используя CRISPR для разрушения генов, кодирующих исходный рецептор, что в противном случае могло бы заставить Т-клетки атаковать клетки в организме реципиента.
В настоящем исследовании исследователи стремились выяснить, могут ли потенциальные преимущества терапии CRISPR быть компенсированы рисками, связанными с самим расщеплением, предполагая, что поврежденная ДНК не всегда может восстановиться.
Доктор Бен-Давид и его научный сотрудник Эли Реувени объясняют: «Геном в наших клетках часто ломается по естественным причинам , но обычно он способен восстанавливаться без причинения вреда. Тем не менее, иногда определенная хромосома не может отскочить. назад, и большие участки или даже целая хромосома теряются. Такие хромосомные нарушения могут дестабилизировать геном, и мы часто наблюдаем это в раковых клетках. может, в крайних случаях, фактически способствовать развитию злокачественных новообразований».
Чтобы изучить степень потенциального ущерба, исследователи повторили эксперимент 2020 года в Пенсильвании, расщепив геном Т-клеток точно в тех же местах — хромосомах 2, 7 и 14 (из 23 пар хромосом генома человека). Используя современную технологию, называемую секвенированием РНК одной клетки, они проанализировали каждую клетку отдельно и измерили уровни экспрессии каждой хромосомы в каждой клетке.
Таким образом, в некоторых клетках была обнаружена значительная потеря генетического материала. Например, когда хромосома 14 была расщеплена, около 5% клеток демонстрировали небольшую экспрессию или отсутствие экспрессии этой хромосомы. Когда все хромосомы были расщеплены одновременно, повреждение увеличилось: 9%, 10% и 3% клеток не смогли восстановить разрыв в хромосомах 14, 7 и 2 соответственно. Однако три хромосомы различались по степени повреждения, которое они получили.
Доктор Мади и его ученица Элла Гольдшмидт объясняют: «Секвенирование одноклеточной РНК и вычислительный анализ позволили нам получить очень точные результаты. Мы обнаружили, что причиной различий в повреждениях было точное место расщепления на каждой из трех хромосом. В целом наши результаты показывают, что более 9% Т-клеток, генетически отредактированных с помощью технологии CRISPR, потеряли значительное количество генетического материала. Такая потеря может привести к дестабилизации генома, что может способствовать раку».
Основываясь на своих выводах, исследователи предупреждают, что при использовании терапевтических средств CRISPR следует проявлять особую осторожность. Они также предлагают альтернативные, менее рискованные методы для конкретных медицинских процедур и рекомендуют дальнейшие исследования двух видов потенциальных решений: сокращение производства поврежденных клеток или выявление поврежденных клеток и их удаление до того, как материал будет введен пациенту.
Доктор Барзель и его докторская степень. студент Алессио Нахмад заключает: «Наша цель в этом исследовании состояла в том, чтобы пролить свет на потенциальные риски при использовании терапевтических средств CRISPR. Мы сделали это, несмотря на то, что осознаем существенные преимущества технологии. Фактически, в других исследованиях мы разработали CRISPR- Иными словами, мы продвигаем эту высокоэффективную технологию, одновременно предостерегая от ее потенциальной опасности. Это может показаться противоречием, но как ученые мы очень гордимся нашим подходом, потому что верим, что это и есть сама суть науки: мы не «выбираем чью-то сторону». Мы рассматриваем все аспекты проблемы, как положительные, так и отрицательные.
