Выключив ген, ответственный за регуляцию «плохого» холестерина, без изменения первичной последовательности ДНК, ученые показали, что можно использовать эпигенетическое редактирование для лечения заболеваний, а не традиционную технологию редактирования генов, разрушающую ДНК, которая несет возможные непредвиденные последствия.
Поскольку однояйцевые близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, они имеют одинаковый геном — весь набор генетического материала, обнаруженного в организме.
Таким образом, любые различия между ними, даже в признаках со значительным генетическим компонентом (скажем, у одного развивается заболевание сердца, а у другого нет), обусловлены окружающей средой. Это известно как эпигенетика.
Гены в ДНК «экспрессируются», когда они читаются и транскрибируются в РНК, которая затем транслируется в белки. Именно белки определяют многие характеристики и функции клетки. Эпигенетические изменения могут усиливать или подавлять транскрипцию определенных генов, усиливая или подавляя связанное с этим производство белка, но они не меняют геном. Эти обратимые изменения могут влиять на человека на протяжении всей его жизни и опосредовать диалог между генами и окружающей средой.
В новом исследовании ученые из Научного института IRCCS Сан-Раффаэле в Милане, Италия, продемонстрировали метод эпигенетического редактирования, который заставил замолчать ген, регулирующий уровень холестерина, у мышей без изменения генома.
Использование редактирования генома для внесения точных изменений в ДНК с помощью таких технологий, как CRISPR – так называемых «генетических ножниц» – является многообещающим способом лечения заболеваний. Однако существует вероятность того, что нарушение ДНК приведет к непредвиденным последствиям, таким как генетические мутации и нецелевые эффекты, которые нарушат функцию или регуляцию нецелевых генов.
Эпигенетическое редактирование — привлекательная альтернатива, позволяющая модифицировать химические группы, составляющие ДНК, без изменения генома.
Исследователи нацелились на ген Pcsk9, который дает инструкции по созданию белка PCSK9, который помогает регулировать количество холестерина в кровотоке.
PCSK9 контролирует количество рецепторов липопротеинов низкой плотности (ЛПНП или «плохого» холестерина) на клетках, которые связываются с ЛПНП и удаляют его из крови. Ингибирование PCSK9 освобождает больше рецепторов для выведения холестерина ЛПНП, снижая его уровень. После скрининга различных платформ связывания ДНК исследователи обнаружили, что белки наиболее эффективно подавляют Pcsk9 у мышей.
Они использовали липидные наночастицы (ЛНЧ) для доставки механизма эпигенетического редактирования в печень, где рецепторы холестерина ЛПНП особенно распространены. Одна доза привела к подавлению Pcsk9, вдвое снизив уровень циркулирующего белка PCSK9 почти на один год.
«Эпи-замалчивание» ингибировало до 75% Pcsk9, выполняя такие же функции, как и обычное редактирование генов, не вызывая потенциально разрушительных разрывов ДНК для инактивации желаемого гена.
Ученые говорят, что их проверенный метод эпигенетического молчания открывает захватывающие возможности генной терапии и требует дальнейшего изучения.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
