У генной терапии есть важное ограничение. Даже если нужный ген успешно попадает в клетки, очень трудно предсказать, насколько активным он будет. В одних клетках его может быть слишком мало, и он не подействует. В других — слишком много, и тогда могут возникнуть побочные эффекты. Это одна из главных причин, почему такой подход пока применяется очень ограниченно.
Инженеры из Массачусетского технологического института (США) нашли способ решить эту проблему, попробовав использовать схему некогерентной прямой петли. Когда включается нужный ген, одновременно с ним начинается выработка специальной молекулы, которая не дает этому гену работать слишком активно. Одним из типов таких молекул является микроРНК — короткая последовательность РНК, которая связывается с информационной РНК, предотвращая ее трансляцию в белок. Ученые разработали специальную регуляторную схему, которая автоматически поддерживает нужный уровень активности гена. Эта система получила название ComMAND.
Принцип ее работы — в создании внутреннего баланса. Когда в клетке активируется терапевтический ген, вместе с ним начинается производство короткой молекулы микроРНК, которая сдерживает избыточную активность этого же гена. Таким образом, чем выше активность, тем сильнее срабатывает «тормоз».
Это похоже на автоматический регулятор температуры в утюге или кондиционере — как только становится слишком жарко, система снижает нагрев. Все элементы схемы ComMAND — и ген, и регулирующая микроРНК — закодированы в одной молекуле ДНК. Это делает систему компактной и позволяет доставлять ее с помощью уже существующих вирусных «перевозчиков», которые используются в других типах генной терапии, — лентивирусов или аденоассоциированных вирусов.
Чтобы проверить, как работает система ComMAND, ученые провели эксперименты с двумя генами — FXN, мутации в котором вызывают атаксию Фридрейха (заболевание, поражающее сердце и нервную систему), и Fmr1, когда сбои в его работе приводят к синдрому ломкой Х-хромосомы. В испытаниях на человеческих клетках уровень экспрессии, то есть активности гена, удалось удерживать примерно в восемь раз выше нормы, что считается безопасным и потенциально эффективным для лечения. Для сравнения, без системы ComMAND активность гена превышала норму в 50 раз, что уже небезопасно.
Теперь ученые хотят проверить, поможет ли их метод не просто контролировать работу гена, а восстанавливать нормальное состояние клеток и уменьшать проявления болезней. Они собираются испытать это как на клетках в лабораторных условиях, так и на животных, у которых есть признаки генетических нарушений.
