Биологи впервые изменили ДНК человеческих эмбрионов на самых ранних стадиях развития, не вызвав при этом серьезных повреждений генома. Речь идет об аномалиях строения хромосом и крупных удалениях участков ДНК — именно таких последствий опасались при использовании более грубых методов генетического редактирования.
Добиться этого удалось с помощью технологии редактирования оснований. В отличие от классического CRISPR-Cas9, который разрезает обе цепи ДНК, этот метод работает точнее: он меняет один «строительный блок» генетического кода на другой без создания полноценного разрыва в молекуле.
Это важно, потому что разрыв ДНК — не просто технический прием. После него клетке приходится срочно чинить поврежденный участок, и в процессе такого ремонта могут возникать ошибки: лишние мутации, крупные делеции* или перестройки хромосом. Для эмбриона такие нарушения особенно опасны, потому что одна ошибка на раннем этапе может затронуть все будущие клетки организма.
*Делеция — это хромосомная мутация или генетическая аберрация, при которой происходит потеря участка хромосомы или последовательности ДНК.
В новом эксперименте ученые редактировали два гена. Первый — PCSK9, связанный с обменом холестерина низкой плотности и риском сердечно-сосудистых заболеваний. Второй — HBG, участвующий в синтезе гемоглобина. Подобные гены интересны исследователям потому, что точечное исправление мутаций в будущем может помочь бороться с некоторыми наследственными заболеваниями.
Лучше всего метод сработал тогда, когда вмешательство проводили на стадии оплодотворения или сразу после него, но еще до слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки. Это очень ранний этап, когда будущий эмбрион только начинает формироваться.
После редактирования эмбрионы смогли развиться до стадии бластоцисты. Эта стадия обычно возникает на 3–4 день развития, еще до прикрепления эмбриона к стенке матки. При этом исследователи почти не обнаружили сопутствующих мелких мутаций и нежелательной активности системы редактирования.
Однако у технологии есть важное ограничение. Успех зависел от того, в каком виде ученые доставляли в клетки инструмент редактирования. Когда фермент вводили сразу как готовый белок, результат оказался наиболее безопасным. Но если в клетки вводили РНК, чтобы они сами произвели нужный фермент, развитие эмбрионов останавливалось уже на ранних стадиях.
Это показывает, что даже более точные методы редактирования генома пока остаются очень чувствительными к деталям. Важен не только сам инструмент, но и момент вмешательства, способ доставки и реакция развивающегося эмбриона.
Пока это не означает, что ученые приблизились к обычному клиническому редактированию человеческих эмбрионов. Работа опубликована как препринт, то есть еще не прошла полноценное независимое рецензирование. Кроме того, редактирование эмбрионов остается одной из самых спорных тем в биомедицине — из-за риска ошибок, этических ограничений и возможности передачи изменений следующим поколениям.
Но сам результат важен. Он показывает, что геном человеческого эмбриона можно изменить более аккуратно, чем при использовании методов, создающих разрывы ДНК. Если такие подходы станут безопаснее и надежнее, они могут стать основой для будущих способов предотвращения тяжелых наследственных заболеваний еще на самых ранних этапах развития.
Читайте также: Методы синтетической биологии.
