CRISPR-редактирование в организме человека будет начато осенью

Характеризация кодирующей части генома человека остается одной из главных задач биологии. Количество канонических белоккодирующих генов считалось приблизительно известным до недавнего времени, но за последнее время накопилось множество данных о трансляции неканонических открытых рамок считывания (ncORF). Для их изучения был создан международный консорциум TransCODE, который на прошлой неделе представил алгоритм аннотации «темного протеома» — полипептидов, кодируемых ncORF. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. 

Для молекул, кодируемых ncORF, ученые ввели термин «пептидеин» (peptidein) — полипептид, синтез которого с открытой рамки считывания подтвержден экспериментально, но данных для того, чтобы классифицировать эту ORF как белоккодирующий ген, недостаточно. Проанализировав около 95,5 тысяч протеомных экспериментов, авторы работы выявили 7 264 ncORF и показали, что около четверти из них кодируют микробелки и пептидеины. Они разработали систему аннотации для этих полипептидов, кодируемых ncORF, и показали, как характеризация пептидеина с помощью функциональной геномики и оценки консервативности позволяет уточнить его классификацию.

В качестве наглядной демонстрации ученые охарактеризовали пептидеин, транслируемый с длинной некодирующей РНК OLMALINC. С помощью CRISPR-скрининга и секвенирования РНК единичных клеток они показали, что этот пептидеин жизненно важен и консервативен — его нокаут в 485 клеточных линиях приводил к их нежизнеспособности в 85% случаев. 

Авторы рассчитывают, что предложенный ими подход позволит систематично охарактеризовать ncORF и кодируемые ими полипептиды, что важно в том числе для медицинской науки. Транслируемые с ncORF молекулы вносят вклад в развитие наследственных заболеваний, онкогенез и формирование раковых антигенов, следовательно, их подробное изучение расширит понимание патогенеза и представление о методах терапии.  

На собрании Американского общества гематологии в Сан-Диего (Калифорния) были представлены результаты наблюдений за пациентами, получившими CRISPR-терапию заболеваний крови — серповидноклеточной анемии (СКА) и бета-талассемии. 

Препарат Касгеви (Casgevy, exa-cel), разработанный Vertex Pharmaceuticals и CRISPR Therapeutics, был одобрен в ноябре 2023 года в Великобритании, а потом в США и Евросоюзе. В стволовых клетках крови пациента редактируется с помощью CRISPR-Cas энхансерная область гена BCL11A, переключающего экспрессию глобинов; отключение BCL11A восстанавливает продукцию фетального гемоглобина, которая компенсирует дефицит гемоглобина, вызванный генетическим заболеванием. Теперь сообщается, что эффекты от лечения Касгеви могут сохраняться по крайней мере пять лет.

Высокая стоимость лечения (2,2 млн долларов) создает проблемы с его доступностью, отмечает Nature. Например, в Великобритании эту терапию могут получить в рамках нацпрограммы только люди с тяжелой бета-талассемией, но не с СКА.

Компания Editas Medicine недавно сообщила о сокращении штатов, так как не нашла партнеров по разработке и коммерциализации своего препарата EDIT-301 (reni-cel). Этот препарат, также основанный на CRISPR-редактировании стволовых клеток крови и предназначенный для лечения СКА и бета-талассемии, показывал обнадеживающие результаты в клинических исследованиях. Компания объявила, что намерена сосредоточиться на редактировании генома клеток in vivo (в организме), в том числе и для лечения этих двух заболеваний.

Исследователи отредактировали геном тихоходки с помощью метода DIPA-CRISPR (direct parental CRISPR). Они работали с видом Ramazzottius varieornatus, который состоит только из самок, размножающихся бесполым способом. Авторы хотят выявить гены, отвечающие за высокую устойчивость тихоходки к стрессорам. Подробнее.

При анализе современных и исторических геномов бактерии Pseudomonas viridiflava, патогена Arabidopsis thaliana, ученые обнаружили, что она способна «захватывать» гены бактериофагов, кодирующие токсин. Это помогает ей контролировать численность других близкородственных бактерий. При этом токсин не влияет на потенциально полезные бактерии растений. Авторы считают, что это открытие поможет подобрать альтернативу антибиотикам. Подробнее.

Для начала движения клетке необходимо нарушить симметрию. Чтобы изучить этот процесс, исследователи получили круглую минимальную синтетическую клетку с двойной мембранной, фосфолипидами, очищенными белками, солями и АТФ. В центр клетки поместили белок FKBP, а на мембрану — FRB; они работают как молекулярные переключатели. Под действием рапамицина FKBP связывает FRB и запускает полимеризацию актина. Клетка приобретает вытянутую форму. Авторы планируют дать клетке возможность двигаться. Подробнее. 

Мышам с опухолями не давали есть в течение 24 часов дважды в неделю. Это не снизило их вес, но сильно повлияло на естественные киллеры. Они «научились» использовать жирные кислоты как альтернативу глюкозе в качестве источника энергии. Это значительно оптимизировало их противораковую реакцию, так как опухолевое микроокружение также богато липидами. Более того, перепрограммирование естественных киллеров под действием голодания позволило им вырабатывать больше цитокинов, находясь в опухоли. Подробнее. 

Ученые выявили у мышей 2700 энхансеров, которые влияют на экспрессию генов, отвечающих за рост. У человека подобных энхансеров обнаружилось 2400. Для поиска они использовали метод, позволяющий получить мышиные эмбрионы с флуоресцентными костями. Подробнее. 

Частота взмахов крыльев летающих насекомых, птиц и летучих мышей, а также взмахов плавников пингвинов и китов пропорциональна квадратному корню массы их тела, поделенному на площадь крыла или плавника. Это открытие позволило авторам исследования предположить, что птерозавр Quetzalcoatlus northropi взмахивал крыльями площадью 10 м² с частотой 0,7 Гц (чуть реже, чем раз в секунду). Подробнее. 

Используя данные из базы iNaturalist, ученые проследили, насколько 512 видов наземных животных чувствительны к урбанизации в Южной Калифорнии (США). В среднем местные виды предпочитали жить в регионах с меньшим уровнем урбанизации. Исключение — слизни и улитки. Самыми чувствительными к урбанизации были чешуекрылые. За ними шли млекопитающие, рептилии и амфибии. А вот божьи коровки, пауки и птицы хоть и предпочитали менее урбанизированные регионы, но не так сильно. Подробнее.

Ученые проанализировали геномы 475 древних и 77 современных лошадей, чтобы уточнить, как происходило их одомашнивание. Они показали, что около 4200 лет назад практика разведения лошадей значительно изменилась, что привело к замене почти всех линий лошадей на современные. Через «бутылочное горлышко», связанное с одомашниванием, лошади прошли раньше, около 4700 лет назад, когда снизился возраст репродукции лошадей. Это увеличило скорость их разведения. А в массовой миграции людей из степей около 5000 лет назад, приведшей к распространению индоевропейских языков, лошади не играли большой роли. Подробнее. 

Исследователи использовали систему CRISPR-Cas9, чтобы произвести инверсию в регуляторном участке ДНК риса. В результате увеличилась экспрессия генов, находящихся под контролем этого регулятора, в том числе гена системы фотосинтеза. Это подход может повысить производительность растений без внесения трансгена. Подробнее.

Ранее было показано, что потомки самок животных с ожирением имеют повышенный риск ожирения и диабета 2 типа. Скорее всего, это результат сложных взаимоотношений между генами и средой, но недавние исследования показали, что ожирение матери нарушает у потомка работу гипоталамуса — участка мозга, отвечающего за энергетический гомеостаз. У потомков мышей с ожирением в гипоталамусе был повышен уровень микроРНК miR-505-5p. В результате мыши ели больше и предпочитали еду с высоким содержанием жира. Контролировать уровень miR-505-5p можно упражнениями во время беременности. Подробнее. 

Intellia Therapeutics сообщает новые результаты фазы 1 клинического исследования экспериментального препарата NTLA-2002 для лечения наследственного ангионевротического отека. Принцип действия препарата основан на CRISPR-редактировании генов in vivo (в организме человека).

Наследственный ангионевротический отек (НАО) — редкое аутосомно-доминантное заболевание, при котором у человека происходят внезапные отеки при стрессах или травмах; приступы могут случаться каждые несколько дней и бывают опасными для жизни. Заболевание вызывают мутации в гене SERPING1 (C1INH), который кодирует ингибитор белка C1 системы комплемента; у больных повышена активность плазменного калликреина и, следовательно, уровень брадикинина, увеличивающего проницаемость сосудов. Мишенью терапии является ген белка-предшественника калликреина KLKB1.

Первые результаты фазы 1–2 (16 недель наблюдения за 10 пациентами после инфузии препарата) были представлены в начале года; подробнее на PCR.NEWS. Тогда сообщалось, что в среднем число приступов у участников уменьшилось на 95%. За последующий период наблюдений у восьми из десяти пациентов приступов не было вообще, включая тех, у кого заболевание протекало в тяжелой форме; у двоих были единичные случаи. На протяжении 20 месяцев наблюдения достигнуто среднее снижение числа приступов до 98% Все пациенты прекратили прием профилактических лекарств, предотвращающих отеки. Самых первых наблюдают уже более двух лет. Уровень калликреина у всех остается низким.