• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
9 февраля
Даниил Сухинов
2 879

Новый метод редактирования генов митохондрий позволит лечить наследственные заболевания

4.9

Исследователи из Кембриджского университета продемонстрировали работу новаторской технологии редактирования генома митохондрий на живых мышах. Она прокладывает путь к новым методам лечения ранее неизлечимых наследственных митохондриальных заболеваний.

Новый метод редактирования генов митохондрий позволит лечить наследственные заболевания
Новый метод редактирования генов митохондрий позволит лечить наследственные заболевания / ©Getty Images

Большинство эукариотических клеток, в том числе клетки человека, содержат очень важные органеллы — митохондрии. Их называют энергетическими станциями клетки, поскольку они занимаются окислением органических соединений, при котором высвобождается энергия. Часть этой энергии они запасают в виде АТФ, которая затем используется всей клеткой, а часть рассеивается в виде тепла.

У каждой митохондрии есть собственная кольцевая ДНК, наследуемая исключительно от матери. Всего в клетках человека одновременно присутствуют несколько сот и даже тысяч копий митохондриальной ДНК (мтДНК), по 5-10 копий в каждой митохондрии. Мутации в мтДНК зачастую приводят к наследственным заболеваниям, которые могут проявиться в любом возрасте и затронуть практически любой орган.

Обычно, чтобы мутации в мтДНК проявились клинически, более 60% митохондрий в клетках ткани или органа должны быть дефектными, и чем больше у человека дефектных митохондрий, тем тяжелее будет его болезнь. Частыми клиническими проявлениями митохондриальных заболеваний являются проблемы с развитием и работой мышц (глаз, сердца, скелета), атрофия глазного нерва и ухудшение зрения, судороги, деменция, мигрень, диабет, печеночная недостаточность. 

Ранее митохондриальные заболевания считались неизлечимыми, однако было понятно, к чему необходимо стремиться: снизить процент дефектной мтДНК в клетках. Еще в 2018 году команда ученых из отделения митохондриальной биологии Кембриджского университета применила экспериментальное лечение на основе генной терапии на мышах и смогла успешно устранить поврежденную мтДНК в целевых клетках, позволив митохондриям со здоровой ДНК занять их место.

«Наш предыдущий подход был многообещающим, и это первый случай, когда кому-либо удалось изменить митохондриальную ДНК у живого животного, — объяснил доктор отделения митохондриальной биологии Михал Минчук (Michal Minczuk). — Но технология будет работать только в клетках с достаточным количеством здоровой митохондриальной ДНК, которая могла бы копировать себя и заменять дефектную. Это не будет работать в клетках, у которых все митохондрии имеют дефектную ДНК».

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, Минчук и его коллеги впервые использовали новый биологический инструмент, известный как редактор цитозиновых оснований на основе дезаминазы двухцепочечной ДНК (DdCBE), для редактирования мтДНК в сердце живых мышей.

Трехмерная модель мономеров DdCBE и кодирующая ее последовательность ДНК (а). Узнавание участка мтДНК, где необходимо провести замены пар оснований (m.9576G и m.9577G), обеспечивает участок TALE. Также показаны детали и возможные результаты редактирования m.9576G и m.9577G (b). Помимо этого представлена структурная модель комплекса, кодируемого мтДНК, и указана субъединица MT-ND3 (красный), в которой в результате редактирования мтДКН будет заменена аминокислота (с).
Трехмерная модель мономеров DdCBE и кодирующая ее последовательность ДНК (а). Узнавание участка мтДНК, где необходимо провести замены пар оснований (m.9576G и m.9577G), обеспечивает участок TALE. Также показаны детали и возможные результаты редактирования m.9576G и m.9577G (b). Помимо этого представлена структурная модель комплекса, кодируемого мтДНК, и указана субъединица MT-ND3 (красный), в которой в результате редактирования мтДКН будет заменена аминокислота (с) / Silva-Pinheiro P., et al., 2022

ДНК, кодирующая DdCBE, доставляется до целевых клеток по кровотоку при помощи векторов аденоассоциированного вируса. После синтеза DdCBE в клетке фермент ищет уникальную последовательность пар оснований (C-G, T-A) в мтДНК и катализирует замену пары C-G на пару T-A (в отличие от предыдущего способа, где нуклеотиды вырезались из мтДНК). Такое, казалось бы, простое действие в перспективе позволит избавляться от мутаций, вызывающих сбои в работе митохондрий, и, соответственно, лечить связанные с этим наследственные заболевания.

Педро Сильва-Пиньейро (Pedro Silva-Pinheiro), научный сотрудник лаборатории доктора Минчука и первый автор исследования, добавил: «Это первый случай, когда кому-либо удалось изменить пары оснований ДНК в митохондриях у живого животного. Это показывает, что мы можем исправить ошибки в дефектной митохондриальной ДНК, получая здоровые митохондрии и позволяя клеткам функционировать должным образом».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:36
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

Позавчера, 14:41
Ольга Иванова

Исследование ученых из Германии и США показало, что принятие определенных поз помогает справиться с чувством неуверенности.

Вчера, 21:09
Дарья Губина

Компьютерная модель древней вулканической активности спутника показала, как выброшенная вода тысячелетиями оседала инеем на поверхность, формируя многометровые слои льда под полюсами.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: