• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
09.02.2022
Даниил Сухинов
3 315

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
Вчера, 19:00
Дарья Губина

Чтобы издалека оценить обитаемость космического тела, нужно понимать, какие на нем есть молекулярные соединения и как они взаимодействуют. И вот по данным, собранным аппаратом «Юнона», ученые рассчитали движение простейших элементов на покрытой ледяной коркой Европе, спутнике Юпитера.

Позавчера, 15:15
Юлия Трепалина

Ученые давно заметили связь между уровнем образования и продолжительностью жизни людей. Новое исследование показало, что дополнительные годы учебы коррелируют не только со снижением риска смерти, но и с замедлением биологического старения.

Вчера, 14:35
Ольга Иванова

Международная группа исследователей проанализировала изменения, которые происходят в организме человека, если полностью исключить прием пищи в течение семи дней.

1 марта
Юлия Трепалина

Первого марта в России отмечают День кошек. Это одни из самых популярных домашних животных, которые живут рядом с человеком уже порядка десяти тысяч лет. Несмотря на многовековое знакомство, в общении людей и кошек хватает неясностей. Так, французские ученые недавно выяснили, что почти в трети случаев знаки кошачьего неудовольствия толковались ошибочно.

Вчера, 14:35
Ольга Иванова

Международная группа исследователей проанализировала изменения, которые происходят в организме человека, если полностью исключить прием пищи в течение семи дней.

Вчера, 19:00
Дарья Губина

Чтобы издалека оценить обитаемость космического тела, нужно понимать, какие на нем есть молекулярные соединения и как они взаимодействуют. И вот по данным, собранным аппаратом «Юнона», ученые рассчитали движение простейших элементов на покрытой ледяной коркой Европе, спутнике Юпитера.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: