Синдром Дауна — это генетическое заболевание, которое возникает из-за присутствия дополнительной, третьей копии хромосомы 21. Такое хромосомное отклонение называется трисомия 21 и встречается примерно у одного из каждой 700 новорожденных в США и других странах. Наличие лишней хромосомы вызывает значительные нарушения в развитии организма, приводя к умственным отставаниям, физическим дефектам, а также повышенному риску хронических заболеваний, в частности, болезни Альцгеймера. Именно эти проблемы заставляют учёных искать новые методы для борьбы с заболеванием на самом генетическом уровне. В этом контексте недавнее достижение японских исследователей из Университета Мие заслуживает особого внимания.
Используя передовую технологию редактирования генома CRISPR-Cas9, они впервые сумели изолированно удалить лишнюю хромосому 21 из клеток, пораженных синдромом Дауна. Этот прорыв способен перевернуть традиционное понимание лечения генетических заболеваний и открыл перспективы для множества новых методов терапии. Исследовательская группа под руководством Рётаро Хасидзумэ применила специальный подход, называемый аллельно-специфичным редактированием, позволяющий направить CRISPR только на ту хромосому 21, которая является лишней, не затрагивая остальные две «нормальные» копии. Такой точечный метод минимизирует риски повреждения здорового генетического материала, что особенно важно для безопасности будущих клинических применений. Первичные эксперименты проводились на стволовых клетках, выращенных в лабораторных условиях.
Результаты показали, что после удаления лишней хромосомы изменились показатели экспрессии генов: активизировались гены, ответственные за развитие нервной системы, и подавлялись те, что связаны с нарушениями обмена веществ. Это свидетельствует о том, что молекулярные процессы в отредактированных клетках приблизились к физиологической норме. Дальнейшие испытания затронули более зрелые клетки — кожные фибробласты, взятые у пациентов с синдромом Дауна. И даже в этих различных типах клеток исчезла лишняя хромосома, что указывает на возможность более широкого применения технологии, охватывающего разные ткани и органы. После коррекции клетки демонстрировали улучшенные биологические показатели: быстрее делились, их митохондрии работали с меньшим количеством вредных реактивных кислородных частиц, что связано с общим улучшением здоровья и функции клетки.
Несмотря на многообещающие результаты, механизм удаления лишней хромосомы с помощью CRISPR-Cas9 пока далек от совершенства. Отмечены случаи побочных эффектов, когда редактирование случайно затрагивало здоровые хромосомы. В связи с этим учёные активно совершенствуют направляющие молекулы гена, чтобы исключить подобные ошибки и достичь максимально высокой точности. Безопасность и эффективность остаются главными приоритетами на пути к возможному клиническому применению. С точки зрения медицины, успех данной технологии может открыть новую эру в регенеративной медицине.
Отредактированные стволовые клетки, лишённые лишней хромосомы, могут использоваться в терапиях по восстановлению тканей и органов у пациентов с синдромом Дауна, существенно облегчая течение заболевания и улучшая качество жизни. Однако внедрение в клиническую практику требует долгого соблюдения этических норм и тщательных исследований. Образ дискурса вокруг генетического удаления синдрома Дауна вызывает серьезные моральные дилеммы. В частности, общественные настроения и мнение людей с синдромом Дауна и их семей должны быть учтены в полной мере. В Исландии, например, широкое использование пренатального скрининга и последующего прерывания беременности привело к сокращению числа детей с этим заболеванием.
При этом многие представители сообщества с синдромом Дауна выражают обеспокоенность такими подходами, подчеркивая важность инклюзии и уважения к жизни каждого человека. Команда японских учёных также подчеркивает, что их цель заключается не в полном искоренении синдрома из общества, а в создании методов, способных снизить биологическую нагрузку заболевания и облегчить жизнь afflicted. Кроме того, синдром Дауна сопровождается не только проблемами умственного развития, но и серьезными сопутствующими патологиями — сердечными дефектами, нарушениями работы желудочно-кишечного тракта, дисфункцией щитовидной железы и иммунной системы, а также повышенным риском раннего развития болезни Альцгеймера. Считается, что дополнительная копия гена, кодирующего амилоидный прекурсорный белок (APP), способствует накоплению амилоидных бляшек в мозге, тем самым повышая риск деменции до 3-5 раз по сравнению с общей популяцией. Возможность удаления лишней хромосомы предлагает перспективу не только улучшить когнитивные функции, но и отсрочить или предотвратить развитие серьезных возрастных заболеваний.
В научной среде уверены, что сама публикация статьи в престижном журнале PNAS Nexus знаменует собой важный этап в развитии технологий хромосомного редактирования. Следующими задачами исследователей станут долгосрочное наблюдение за поведением модифицированных клеток, проверка безопасности метода в живых организмах и разработка способов ин-виво применения технологии. Это позволит перейти от лабораторных экспериментов к возможным клиническим испытаниям в ближайшие годы. Технология CRISPR давно уже не ограничивается правкой отдельных генов. Способность избирательно удалять целые хромосомы открывает новые горизонты в коррекции сложных генетических аномалий.
