• Украинские медики готовы остановить генетические заболевания

Украинские медики готовы остановить генетические заболевания

Победить неизлечимое генетическое заболевание, которое передается по наследству от родителей? Это возможно. Но лечить болезнь придется не просто до рождения ребенка, а еще до того, как эмбрион попадет в матку — заверяют финалисты конкурса MBioS Challenge, группа украинских ученых и медиков под руководством эмбриолога Ольги Чапли и генетика Оксаны Пивень. Персонализированная медицина такого уровня в мире пока что является перспективным направлением, но в Украине есть специалисты, уже сегодня способные проработать методику, которая позволит предотвращать передачу генетической патологии по наследству.

 

«В Украине одна из самых сильных клинических эмбриологий в мире»

Эмбриолог Ольга Чапля работает в столичной клинике репродукции «Виктория». Будучи не только учебной базой кафедры акушерства, гинекологии и медицины плода НМАПО им. П. Л. Шупика, но и одним из ведущих центров лечения бесплодия и наблюдение беременности, «Виктория» принимает пациентов со всех краев Украины и из-за рубежа, помогая бездетным парам стать родителями.

Дело в том, что Украина — одна из немногих стран мира с идеальными условиями для развития клинической эмбриологии. Кроме большого штата высококлассных специалистов в нашей стране очень гибкое законодательство. У нас разрешено суррогатное материнство, донация яйцеклеток и сперматозоидов, более того, законодательство Украины достаточно лояльно к внедрению новаторских подходов в сфере репродуктивной медицины. Существует запрет на клонирование, но остальные манипуляции с эмбрионами, включая их генетическую редакцию, в отличие от большинства других стран, не запрещены. И все подобные процедуры в нашей стране можно провести значительно дешевле, чем в странах ЕС или в Америке.

 

Благодаря такому благоприятному стечению обстоятельств Украина может похвастаться как минимум двумя эмбриологическими проектами мирового уровня. Это «дети от трех родителей» (пронуклеарный перенос) — проект, реализуемый в киевской клинике «Надія», и работа Института Генетики Репродукции по увеличению количества яйцеклеток у женщины за счет материала полярных телец. Первый проект основан на уникальной технологии, позволяющей родить здорового ребенка, когда в яйцеклетке матери имеется повреждение ее энергетических станций — митохондрий. При этом из донорской яйцеклетки со здоровыми митохондриями удаляют ее генетический материал и заменяют его проядрами яйцеклетки и сперматозоида будущих родителей. Так появляется эмбрион, имеющий донорскую цитоплазму со здоровыми митохондриями и всю генетическую информацию биологических родителей. Стоит отметить: шесть из семи рожденных «детей от трех родителей» появились именно в нашей стране.

 

В целом, в Украине сейчас одна из самых сильных клинических эмбриологий в мире. Но в связи со слабым финансированием науки лучшее развитие у нас получают проекты коммерческого направления, а научные проекты зачастую «провисают»…

 

На стыке генетики и эмбриологии

Генетик Оксана Пивень из Института молекулярной биологии и генетики НАНУ читала лекцию по CRISPR — технологии, которой занимается ее команда. После лекции Ольга Чапля подошла к коллеге и предложила попробовать объединить усилия, чтобы с помощью «генетических ножниц» CRISPR, позволяющих редактировать ДНК человека, лечить эмбрионы. Так появилась объединенная команда и был выработан подход, способный помочь носителям генетических заболеваний родить здоровых детей.

 

Чтобы пояснить суть метода, необходимо обратиться к школьному курсу биологии. Генетическая информация передается от родителей к детям через ДНК. Отдельные участки спирали ДНК, называемые генами, отвечают за разные особенности организма. И если некоторые из генов повреждены, это может привести к проявлению той или иной болезни. Во многих случаях наука точно знает, повреждение каких генов у родителей может передаться ребенку и привести к конкретному заболеванию. Чтобы избежать этого, медики (в том числе в лаборатории клиники «Виктория») проводят генетическое тестирование эмбрионов, полученных с помощью искусственного оплодотворения, и среди них отбирают только здоровые. Именно такие эмбрионы получают шанс вырасти в матке у биологической матери.

 

Однако команда Ольги Чапли и Оксаны Пивень хочет изменить ситуацию, дав родителям шанс родить ребенка даже тогда, когда все эмбрионы оказываются пораженными генным заболеванием. Именно здесь может пригодиться система «генетических ножниц» CRISPR-Cas9. Чтобы начать, команде нужен пациент с генетической патологией, которую он может передать свои детям. Чтобы выяснить, какие гены у него повреждены и как именно они мутировали, необходимо провести ставшую уже рядовой процедуру секвенирования генома, в ходе которой определяется полная «карта» расположения на спирали ДНК нуклеотидов, из которых состоят гены. Идентифицировав по этой «карте» конкретную мутацию гена у пациента, можно создать специальный генетический конструкт. Говоря просто, такой конструкт — это молекула, которую вводят в клетку, и она поможет системе CRISPR-Cas9 найти и повредить только один нужный «ошибочный» ген-мутант.

 

Умная живая клетка обладает репарационными системами, способными восстановить спираль ДНК при ее повреждении. Обычно ген представлен в двух копиях, и если одна из них здорова, то клетка сама может использовать ее как образец для восстановления поврежденной копии. Но для надежности или же в тех случаях, когда обе версии гена в ДНК были повреждены, в клетку вводится внешний источник гена — одноцепочечная молекула ДНК с «правильной» последовательностью. Таким образом, клетка получает необходимую ей информацию для восстановления здорового гена после того, как из нее удалили ген с патологией, и, по сути, самоизлечивается.

 

Прежде чем перейти к исправлению ошибки в ДНК эмбриона, систему нужно проверить на ДНК родителя. Рабочая группа Оксаны Пивень не только имеет рабочую систему CRISPR-Cas9, но также может создать на основе генетического материала пациента культуру индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, то есть клеток, которые могут стать любыми «специализированными» клетками организма — нервными, мышечными и т. п. На культуре этих клеток, обладающих всеми теми же мутациями генов, что и сперматозоид или яйцеклетка, можно проверить точность работы CRISPR-конструкта и при необходимости скорректировать его. А когда будет получен адекватно работающий конструкт, его уже можно будет применить для редакции генома эмбриона.

 

Именно так можно остановить передачу генетического заболевания от родителя к ребенку. И с этой идеей сборная команда генетиков и эмбриологов вышла на конкурс биомедтех стартапов MBioS Challenge, где со своим проектом дошла до финала.

 

 

Рыночный вопрос

Генов, которые могут спровоцировать болезнь, ведущую к снижению качества жизни, инвалидности и даже смерти, на сегодня уже известно около 10 000. Но есть еще и мультифакторные патологии, такие как атеросклероз, ожирение, диабет и другие, которые хоть и не являются генетическими, но склонность к ним может передаваться с генами. Кроме того, есть поздно манифестирующие заболевания — те, которые проявляются ближе к старости. И для них тоже выявлены гены, которые дают высокий шанс развития болезни — к примеру, болезни Альцгеймера. Известны гены, которые могут приводить к аутизму и шизофрении… И все эти гены потенциально можно отредактировать еще до попадания эмбриона в матку, предотвращая передачу их ребенку от родителей.

 

Спектр проблем, которые может решить проект команды Ольги Чапли и Оксаны Пивень, очень широк. В целом, если сегодня по данным ВОЗ приблизительно 15% пар является бесплодными, то 2-3% из них могут быть потенциальными клиентами украинских специалистов.

 

«Научный прорыв»

Все необходимое оборудования для эмбриологического этапа проекта имеется в лаборатории Ольги Чапли в клинике «Виктория». Подготовительный этап — создание культуры индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, а также создание конструкта CRISPR-Cas9 и генетический анализ, — можно провести в лаборатории Оксаны Пивень. Но если со стороны клиники «Виктория» не требуется вложений — только разрешение на использование дорогостоящего оборудования, то для подготовительных работ нужно дополнительное финансирование.

 

По предварительным оценкам стоимость первого этапа составит около $5000. Но на этом этапе речь не идет о рождении здорового ребенка — это будет проверка подхода на культуре клеток. И только погодя можно будет приступать к редактированию ДНК эмбриона. Ольга Чапля уточняет: «Это в первую очередь научная работа, и в этом проблема. Ведь инвесторам интересны проекты, которые могут принести прибыль в обозримом будущем».

 

Идея команды Ольги Чапли и Оксаны Пивень однозначно реализуема, она будет коммерциализирована, и, как уверяет Ольга, при вложении $100 тысяч непременно будет получен результат. Но это будет, в первую очередь, «научный прорыв». Это может быть успешная беременность, но нельзя исключать, что команда получит лишь понимание того, какие пути решения проблемы верные, а какие ведут в тупик. Да, с этими результатами можно будет подготовить научные публикации мирового уровня, и от них можно будет отталкиваться в дальнейшей работе в области персонализированной медицины. Но… гарантировать скорую прибыль потенциальному инвестору, к сожалению, невозможно.

 

«Дерзкая идея, которую можно реализовать»

Команда Ольги Чапли планирует подаваться на гранты, чтобы получить финансирование, но пока не имеет достаточно ресурсов для того, чтобы подать заявку на участие в «Горизонт 2020» или в другой масштабной программе. Поэтому пока что проект украинской сборной медиков и ученых находится «в режиме ожидания». Но как только команда найдет источник финансирования — она приступит к проекту с высокого старта.

 

— Подобные разработки в мире ведутся. Действенность метода редактирования эмбрионов уже доказала группа Шухрата Миталипова из США, исправившая ген сердечной патологии в эмбрионах, и китайская группа Синсю Хуаня, успешно отредактировавшая в эмбрионе ген, приводящий к болезни Марфана. Более того, этические комитеты Великобритании и Японии пришли к выводу, что геном эмбрионов можно редактировать. То есть в скором времени британские и японские специалисты, а там и ученые всего мира, тоже захотят лечить больные эмбрионы с помощью CRISPR-Cas, чтобы носители генных заболеваний смогли родить здоровых детей, — делится мыслями Ольга Чапля.

 

Ранее в научном мире были опасения: ведь CRISPR-Cas — это бактериальная система, которая на определенных этапах могла работать не очень точно и повредить не только нужный ген, но и другие, похожие на него. Но теперь две научные работы, результаты которых были опубликованы в последнее время, показали, что система работает точно и результативно.

 

У украинского проекта уже есть команда, есть инструменты, есть потенциальный рынок, и нужно только найти финансирование. Будет это венчурное инвестирование, меценатская помощь, грант или государственная программа — значения не имеет.

 

— Наш стартап не классический «финансовый» стартап, когда сегодня ты вложил деньги, и через какое-то время получил «профит». Наш стартап «научный». Это дерзкая идея, которую можно реализовать. Мне самой пока что тяжело в это поверить, но это действительно возможно. И это действительно можем сделать именно мы, — утверждает Ольга Чапля, — Но и реформа науки в Украине идет, финансирование налаживается. Поэтому у нас еще все впереди. Мы на это надеемся.

 

Источник

Другие новости