Предшественники препарата от рака синтезировали в дрожжах

Опрос о вспомогательных репродуктивных технологиях (ВРТ), исследованиях на эмбрионах человека и редактирования генома человека в медицинских целях проведен в Великобритании, Нидерландах, Испании и Италии, в нем участвовало 8688 респондентов.

Госфинансирование ВРТ поддержало более половины опрошенных во всех странах (от 54% в Нидерландах до 64% в Италии). Поддержка исследований с использованием эмбрионов варьировала от 41% в Италии (где такие исследования запрещены законодательно) до 48% в Нидерландах и Испании, и выбравших ответы «определенно поддерживаю» и «скорее поддерживаю» было больше, чем тех, кто не поддерживает.

Редактирование генома эмбриона перед имплантацией, которое должно предотвратить развитие тяжелых или угрожающих жизни заболеваний, сочли допустимым 55% участников опроса в Нидерландах, 53% — в Испании, 52% — в Великобритании и 46% — в Италии. При этом редактирование генома в исследовательских целях — для изучения генетических заболеваний и разработки новых методов лечения — поддержали 49% респондентов в Нидерландах и Испании, 48% —в Великобритании и 44% — в Италии.

Исследователи, проводившие опрос, отмечают, что такой разрыв в показателях говорит о недостаточном понимании ситуации. Сейчас, напротив, запрещено редактирование эмбрионов и половых клеток с целью последующего рождения ребенка (вспомним дело Хэ Цзянькуя), а редактирование в исследовательских целях законодательство многих стран разрешает. Существующие технологии редактирования не настолько совершенны, чтобы гарантировать появление на свет здорового ребенка, и их не удастся усовершенствовать, если не будут проводиться фундаментальные исследования на клетках в культуре.

Редактирование генома в целях предотвращения распространенных заболеваний, для которых есть эффективное лечение, например, астмы, одобряет существенно меньшая доля населения: 45% респондентов в Испании, 44% — в Нидерландах, 39% — в Великобритании, 37% — в Италии.

В NEJM опубликованы результаты клинического исследования Heart-2 препарата VERVE-102 компании Verve Therapeutics. О предварительных результатах этого исследования мы писали год назад. Тогда были представлены данные  14 человек с гетерозиготной семейной гиперхолестеринемией и ишемической болезнью сердца, получивших инфузию VERVE-102. Уровень связанного с ЛПНП холестерина в крови у них снизился в среднем на 53% (от 21 до 59% в группах с разной дозировкой препарата). Наибольшее снижение у одного из участников, получивших максимальную дозу (0,6 мг/кг), составило 69%.

Препарат содержит редактор оснований, который селективно доставляется в клетки печени и инактивирует в них ген белка PCSK9. Этот белок вызывает деградацию рецептора, захватывающего липопротеины низкой плотности (ЛПНП), после чего они фагоцитируются и таким образом удаляются из кровотока. Следовательно, высокая активность PCSK9 снижает количество рецепторов ЛПНП и повышает уровень ЛПНП в крови. У людей с естественной инактивирующей мутацией в гене PCSK9 низкий уровень холестерина и хорошие сердечно-сосудистые профили, аналогичным образом действует VERVE-102.

В новой статье представлены данные по 35 пациентам, каждый из которых получил одну внутривенную инфузию препарата. Было шесть дозовых групп, от 0,3 до 1 мг суммарной РНК на килограмм веса, то есть добавились данные по более высокой дозировке. Снижение концентраций PCSK9 и связанного с ЛПНП холестерина в крови было дозозависимым. Уровень PCSK9 снизился в среднем на 51% в группе 0,3 мг/кг, на 88% — в группе 1,0 мг/кг. Соответственно, уровень ЛПНП-холестерина снизился в среднем на 9% при наименьшей дозировке и на 62% при наибольшей дозировке; максимальное наблюдаемое снижение — 79%. Оба показателя оставались сниженными в течение всего периода наблюдения (для 15 участников год и более).

Подробнее о VERVE-102.

Направленная вставка крупных фрагментов ДНК в геном остается нерешенной задачей генного редактирования. Недавно было показано, что с помощью сериновых рекомбиназ семейства IS110 («мостиковые рекомбиназы») можно редактировать протяженные участки генома. Теперь в Science вышла статья, посвященная применению мостиковой рекомбиназы для редактирования генома в клетках человека. Руководитель исследования — Мартин Йинек, соавтор знаменитой нобелевской статьи Дженнифер Дудны и Эмманюэль Шарпантье про CRISPR-Cas9. 

Вдохновившись первоначальным открытием мостиковых рекомбиназ, авторы статьи создали на их основе систему редактирования генома млекопитающих. Они использовали рекомбиназу ISCro4 из Citrobacter rodentium, которая обладала высокой активностью в клетках человека. Ученые разделили гидовые «мостиковые» РНК на отдельные петли связывания с таргетной и донорной ДНК (конструкция получила название split-bridge). 

Полученная система обеспечивала безопасную вставку участков длиной в несколько килобаз, а также направленные делеции и инверсии в известных локусах, связанных с заболеваниями. Ученые добились контролируемого внесения хромосомных делеций протяженностью до 1,6 килобаз, инверсий — до 800 пар нуклеотидов; частота рекомбинации в этих случаях превышала 10%. Длина направленных вставок, протестированных авторами, составила до 3,5 килобаз, а эффективность — более 6%. (Для сравнения — прайм-редактирование обеспечивает вставки в несколько десятков пар нуклеотидов, его модифицированные варианты — в несколько сотен.) Исследователи уточняют: они не оценивали максимальные размеры участка, который можно отредактировать с помощью ISCro4, но предполагают, что система сможет обеспечить перестройки генома до нескольких мегабаз. Авторы работы также охарактеризовали специфичность редактирования и нецелевую активность. Они пришли к выводу, что ISCro4 — перспективная основа для создания нового поколения инструментов геномного редактирования.

Система CRISPR-Cas широко применяется в генной инженерии, а теперь еще и для терапии наследственных заболеваний. Однако наиболее хорошо охарактеризованные Cas-белки — SpCas9 из Streptococcus pyogenes и AsCas12a из Acidaminococcus sp. BV3L6 — слишком велики, чтобы поместиться в аденоассоциированный вирусный вектор со всеми вспомогательными элементами, а разделение их на части снижает эффективность. Все больше внимания уделяется компактным Cas-белкам, включая AsCas12f1 из Acidibacillus sulfuroxidans (422 аминокислоты). Исследователи из США модифицировали AsCas12f1, чтобы повысить ее эндонуклеазную активность, и получили enAsCas12f, эффективность которой в 2–11 раз выше, чем у белка дикого типа.

Авторы повысили аффинность AsCas12f1 к нуклеиновым кислотам, заменив некоторые ее аминокислоты на положительно заряженные. AsCas12f1 вносит инделы в менее 20% таргетируемых сайтов, а enAsCas12f — до 69,8%. При этом размеры AsCas12f1 не превышают треть SpCas9. Активность AsCas12f1 была продемонстрирована на нескольких типах клеток человека. Увеличение эффективности нуклеазы не повысило ее нецелевую активность. Криоэлектронная микроскопия помогла получить структуру комплекса AsCas12f–гидРНК–ДНК с разрешением 2,9 Å. Гидовую РНК тоже оптимизировали, новая версия на 33% короче изначальной, но при этом обладает сопоставимой активностью.

Загрязнение микропластиком — серьезная угроза для экосистем, которую к тому же сложно детектировать, поскольку существующие методы оценки загрязнения дороги и трудоемки. Для упрощения задачи ученые из Гонконга создали живой флуоресцентный сенсор и проверили его работу на образцах воды с городских набережных.

Биосенсор получили из генноинженерной бактерии Pseudomonas aeruginosa, в которой начинал экспрессироваться зеленый флуоресцентный белок (GFP) при прикреплении бактериальной клетки к микропластику. В лабораторных условиях бактерии действительно реагировали флуоресценцией на присутствие микропластика в жидкой среде. Заметный сигнал возникал в течение трех часов в ответ на микрочастицы различных пластиков, включая полиэтилентерефталат и полистирол, а интенсивность флуоресценции коррелировала с концентрацией частиц. Предел обнаружения составил 1 нг/мл — ниже, чем у устоявшихся аналитических методов детекции микропластика. Другие материалы, например, частицы песка или стекла, флуоресценции не вызывали. Кроме того, модифицированные бактерии сохраняли активность после трех суток хранения в холодильнике (+4℃), что указывает на возможность их транспортировки в полевые условия.

Наконец, живой сенсор протестировали на образцах из окружающей среды — генноинженерную P. aeruginosa добавляли в морскую воду, собранную на городских набережных и предварительно отфильтрованную от прочих загрязнителей. Судя по интенсивности флуоресценции, образцы содержали до 100 мкг частиц в мл. Авторы разработки заключают, что этот бактериальный биосенсор оказался быстрым, эффективным и недорогим методом детекции микропластика,