Удачный случай с первым лечением CRISPR

Техника ассоциаций не всегда окупалась, но начиная с 2007 года поиски генов принесли плоды серповидноклеточной анемии. В одном исследовании, например, команда в Италии изучила ДНК тысяч сардинцев (некоторые из которых страдали бета-талассемией, еще одним заболеванием гемоглобина, которое на удивление распространено на острове), а также американцев с серповидноклеточной анемией. Когда они сравнили ДНК каждого человека с количеством фетального гемоглобина, которое имел каждый, в одном гене продолжали появляться вариации: BCL11A.

Этот ген находился далеко от последовательностей гемоглобина — фактически, на совершенно другой хромосоме. И до тех пор он был в основном известен своей связью с некоторыми видами рака. Это было полной неожиданностью. «Никакое наблюдение за последовательностями не подскажет вам, что искать», — говорит сейчас Оркин. Но ревущий сигнал подсказал им, что это может быть механизм контроля. Оркин любит иллюстрировать влияние этой подсказки цитатой Марселя Пруста: «Единственное настоящее путешествие открытий состоит не в поиске новых ландшафтов, а в новых взглядах».

Все взгляды теперь были на BCL11A. И очень быстро студенты и стажеры Оркина показали, что он может контролировать гемоглобин плода. На самом деле это был фактор транскрипции — тип гена, который контролирует другие гены. Отключив BCL11A им удалось возобновить выработку фетального гемоглобина в клетках, растущих в их лаборатории, а позже, в 2011 году, они показали, что мышей можно вылечить от серповидноклеточной анемии таким же способом. «Это означало, что если вы могли сделать это с пациентом, вы могли бы его вылечить», — говорит Оркин.

Однако у людей это не будет так просто, как полное отключение гена. BCL11A оказывается важным геном, и его потеря в конечном итоге не пойдет на пользу мышам. Одно исследование показало, что мыши, у которых его не было, в основном умирали в течение шести месяцев. Но затем случился еще один счастливый случай. Это результаты исследования на Сардинии? Оказалось, что они скопились в особом регионе BCL11A ген, называемый «усилителем эритроида», который был активен только во время производства эритроцитов.

Думайте об этом как о педали газа для BCL11A, но тот, который используется исключительно тогда, когда стволовая клетка производит эритроциты — кстати, это большая работа, поскольку ваше тело производит несколько миллиардов каждый день. «Это абсолютно специфично для каждой клетки», — говорит Оркин. А это означало, что можно было испортить педаль газа: «Мы перешли от всего генома к одному [site] которые мы могли бы использовать в терапевтических целях».

Цель по наркотикам

Переключение было в основном вопросом научного любопытства. Но теперь исследователи из Гарварда и компании Sangamo Biosciences, с которой они сотрудничали, начали определять метод лечения. Они наполнили усилитель всеми возможными вредными изменениями, которые только могли — «как кучка BB», — говорит Бауэр, который работал в Гарварде. В конце концов они нашли идеальный вариант: единственное разрушительное редактирование, которое снизило бы BCL11A примерно на 70% и, следовательно, позволяют повысить гемоглобин плода.

Цель редактирования — небольшой участок из нескольких букв ДНК — никогда не появляется где-либо еще в геномах большинства людей. Это важно, потому что после программирования CRISPR будет обрезать соответствующую целевую последовательность каждый раз, когда встретит ее, хотите вы этого или нет. Создание непреднамеренных дополнительных изменений считается опасным, но Бауэр говорит, что нашел только один такой «неправильный» сайт, который, по его оценкам, появится в геномах примерно 10% афроамериканцев. Но его местоположение не в гене, поэтому Ожидается, что случайное редактирование не будет иметь значения.Бауэр считает, что риск, каким бы он ни был, вероятно, намного ниже, чем опасность, которую представляет серповидноклеточная анемия.

Есть признаки того, что лаборатория Оркина, возможно, нашла идеальную правку, которую нелегко улучшить. Его учреждение, Бостонская детская больница, запатентовало открытия, а позже CRISPR Therapeutics и Vertex согласились заплатить ему за права на использование редактирования. Они, вероятно, также внесут гонорары, как только лечение поступит в продажу. Оркин сказал мне, что, по его мнению, компании пытались разработать альтернативу — другую, расположенную поблизости версию — но безуспешно. «Они пытались найти лучшее [one] но они не смогли этого сделать», — говорит Оркин. «У нас есть все».