Редактирование генома для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний

Возможна ли прививка от сердечно-сосудистых заболеваний? Исследователи из Китая утверждают, что да. В работе, опубликованной в журнале Angewandte Chemie, они представили стратегию «тройного нацеливания» для внесения мутаций в генетический материал клеток печени. Усовершенствованный метод позволит изменить активность гена Pcsk9 в большинстве клеток печени и снизить количество липопротеинов низкой плотности в крови, а следовательно, и риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Согласно статистическим данным ВОЗ, ишемическая болезнь сердца и инсульт являются основными причинами смерти во всем мире. Высокий уровень «плохого» холестерина — липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) — основной фактор риска развития ишемической болезни сердца. Для поддержания нормального уровня ЛПНП широко применяются препараты из группы статинов, однако у них множество побочных эффектов. Генетическая прививка от сердечно-сосудистых заболеваний помогла бы повысить продолжительность жизни людей во всем мире.

Развитие технологии редактирования генома на основе CRISPR-Cas9 дает шанс на воплощение в жизнь этой идеи. Популяционные исследования показали, что у членов семей с редкой мутацией в гене PCSK9 предельно завышенный уровень липопротеинов низкой плотности. Эта мутация повышает активность фермента, увеличивающего содержание ЛПНП в крови. Выключение этого гена, наоборот, ведет к утрате способности образовывать «плохой» холестерин, и у людей с такой мутацией риск ишемической болезни сердца снижен на 88%.

Главным ограничением применения технологии геномного редактирования на людях остается низкая таргетность редактирования: генетический конструкт надо ввести во все клетки органа, запустить экспрессию CRISPR-Cas9 и направленное редактирование генома этой системой, причем избежав неспецифического действия.

Китайские ученые заявляют, что их стратегия поможет решить все эти проблемы. Во-первых, они подобрали гидРНК с высокой специфичностью к гену Pcsk9. Во-вторых, дополнили белок Cas9 сигналом ядерной локализации (NLS), и в-третьих, сформировали комплекс Cas9-NLS и гидРНК с золотыми наночастицами, модифицированными транскрипционным фактором ВИЧ (TAT), что также повысило эффективность внедрения конструкта в ядра клеток. Наконец, для адресной доставки именно в клетки печени, где осуществляется метаболизм холестерина, весь комплекс инкапсулировали в липидном слое, модифицированном галактозой (она распознается рецепторами гепатоцитов). Размер частиц составлял около 100 нм.

Эта стратегия привела к успешному редактированию генома in vitro в 60% клеток печени, а in vivo после внутривенного введения частиц снизила уровень ЛПВП в плазме крови мышей на 30%. Неспецифического мутагенеза в 10 потенциальных участках, сходных с таргетным, обнаружено не было. По мнению авторов, предложенный подход имеет терапевтический потенциал для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.