О генетическом редакторе CRISPR-Cas9 мы подробно рассказывали три года назад, когда за него дали Нобелевскую премию. С его помощью можно выключить какой-нибудь ген или сделать его более активным, изменить последовательность определенного участка ДНК или просто вырезать из неё кусок, причём CRISPR-Cas9 позволяет проделывать всё это практически где угодно, на любом участке генома. Он более точен, чем другие генетические редакторы, и более удобен. Его использовали и на растениях, и на стволовых клетках, и на мухах, и на червях, и на рыбах с мышами. В каждой такой работе неизбежно говорится, что CRISPR-Cas9 в скором времени покинет мир научных лабораторий и станет элементом нашей повседневности. Нет нужды гадать, в какой именно повседневности нам предстоит с ним столкнуться – это медицина и, например, сельскохозяйственные биотехнологии.
На днях в Nature вышла статья сотрудников фармацевтической компании eGenesis с описанием свиных почек, которые благодаря CRISPR-Cas9 надолго прижилась в макаках-крабоедах. Разумеется, конечная цель здесь не макаки, а человек: мы периодически рассказываем о том, что есть идея выращивать в свиньях человеческие органы для пересадки. Подходящего донора-человека часто бывает трудно найти, свинья же всегда под рукой. Свиные органы подходят людям по размеру и важным физиологическим характеристикам. Однако генетически свиньи от нас весьма далеки, и если просто пересадить человеку что-то свиное, результатом будет мгновенная и тяжелейшая иммунная реакция.
Чтобы решить проблему совместимости свиньи и человека, есть разные подходы. Например, можно создавать химерные свиночеловеческие органы, манипулируя зародышами свиньи и человеческими стволовыми клетками – об одной из таких работ мы недавно писали. Другой вариант – использовать генетический редактор CRISPR-Cas9. Этой идее уже много лет, более того, были эксперименты, в которых человеку пересаживали сердце от генетически модифицированной свиньи. Однако до сих пор не вполне понятно, насколько и как именно нужно модифицировать свинью.
У любой клетки есть молекулярный портрет из белков, липидов и углеводов, торчащих на её наружной мембране. Чужой иммунитет не обязательно бурно реагирует на все эти молекулы. Например, известно, что у свиных клеток есть три сложных углевода, на которые иммунитет приматов раздражается особенно сильно. В новых экспериментах со свиньями и макаками исследователи отключили три свиных гена, которые нужны для синтеза этих самых трёх углеводов. Ещё у свиней в геноме есть много копий эндогенного ретровируса PERV. Свиньям он не доставляет особых неудобств, но потенциально PERV вполне способен давать новые вирусные частицы, способные заражать человеческие клетки – пока что это видели только на клеточных культурах, однако лучше бы все копии PERV обезвредить заранее. Их и обезвредили – все 59 генов, соответствующих вирусу PERV, отключили с помощью того же CRISPR-Cas9.
Наконец, в геном свиней добавили семь человеческих генов, которые предотвращают тромбообразование в сосудах, уменьшают вероятность воспаления и вообще должны помогать пересаженному органу прижиться в новом организме. Генетические манипуляции производили не с обычными домашними свиньями, а с карликовыми, или, как их ещё называют, с минипигами. Орган из обычной свиньи продолжал бы активно расти в макаках и быстро превратился бы в настоящую проблему. Можно было бы, конечно, отключить и тот ген, который отвечает у обычных свиней за быстрый рост, но есть и другое решение – экспериментировать с минипигами.
Почки от генетически модифицированных минипигов пересаживали двадцати макакам. Обезьяны всё равно получали набор иммуносупрессоров: пусть свиные клетки лишили самых сильных молекулярных иммунных раздражителей, с ними всё равно остались остальные молекулы, на которые обезьяний иммунитет вполне мог бы отреагировать. (Хотя считается, что в идеале модифицированные органы вообще не должны будут вызывать никаких иммунных возмущений.) Выше говорилось про семь человеческих генов, которые должны облегчать приживаемость – их пересаживали не всем свиньям, и обезьяны, которые получали почки от таких свиней, жили не более 50 дней. А вот те макаки, которые получали почки с человеческими генами, прожили больше года, а одна так даже больше двух лет.
И хотя два года – это вполне прилично, такой разброс в выживаемости нельзя считать слишком большой удачей, потому что это значит, что трудно предсказать последствия всей процедуры. Как будет вести себя такая модифицированная почка в человеке, тоже трудно пока сказать: у человека и масса тела больше, и кровяное давление сильнее, чем у макак. Наконец, некоторые специалисты говорят, что в стольких генетических модификациях не было нужды, и схожего результата можно было добиться с меньшим вмешательством в свиной геном. Так или иначе, новые результаты говорят о том, что модифицированные органы для пересадки уже не такая фантастика, как могло показаться совсем недавно.
Источник: https://www.nkj.ru/…
