Метод основан буквально на «разрезании» ДНК – Cas9-нуклеаза позволяет разделить обе цепочки ДНК в определенном месте. Затем концы этого «разреза» соединяются методом гомологической репарации с помощью материала второй хромосомы таким образом, чтобы исключить дефект, вызвавший заболевание. CRISPR/Cas9 позволяет модифицировать гены в клетках в течение нескольких недель.
В 2011 году Эммануэль Шарпантье опубликовала данные о своей почти случайной находке: исследуя бактерию Streptococcus pyogene, ученый обнаружила новую молекулу – часть иммунной системы, которая способна расщеплять ДНК вирусов. Через год совместно с Дженнифер Дудна удалось воссоздать «генетические ножницы» этих бактерий и разработать технологию их использования. В результате было доказано, что с помощью CRISPR/Cas9 можно управлять и разрезать ДНК в заранее определенном месте.
«Это не только произвело революцию в фундаментальной науке, но и привело к появлению инновационных культур и приведет к революционным новым методам лечения », – прокомментировал Клас Густафссон, председатель Нобелевского комитета по химии.
В 2016 году ученые из Университета Юты успешно применили метод редактирования генома CRISPR для лечения серповидно-клеточной анемии на мышах. Это наследственное заболевание крови, характеризующееся деформацией эритроцитов: вместо ровной, кольцевидной формы они принимают серповидную, теряя гибкость и эластичность. Замена мутации привела к тому, что стволовые клетки начали производить на 6% больше нормальных эритроцитов, чего, по мнению ученых, достаточно для улучшения состояния пациента.
Летом 2019-го в США экспериментальное лечение серповидно-клеточной анемии с помощью CRISPR было впервые проведено человеку. До этого пациентка была вынуждена госпитализироваться до семи раз в год и неоднократно проходить процедуру переливания крови. Как в июле 2020 года отчитались в Научно-исследовательском институте Сары Кэннон, за прошедший год пациентка не нуждалась в госпитализации, а гемоглобин в ее крови был на уровне 11 вместо 7. Теперь в клинические испытания планируется вовлечь 45 пациентов.
В Китае проводилось исследование in vitro, показывающее возможность применения CRISPR, но в несколько иной модификации (CRISPR/STOP) против вируса гепатита B. А в начале 2020 года стало известно об эксперименте в США – метод CRISPR/Cas9 был применен в отношении двоих пациентов с меланомой и одного с саркомой. Генетическое редактирование сочеталось с иммунотерапией. В результате чего T-клетки размножались и сохранялись до девяти месяцев. В конце испытания один пациент умер (на поздней стадии заболевания), а двое других продолжили иное лечение. Ученые отчитались об отсутствии каких-либо токсических эффектов, но заметили редкое изменение ДНК одной из тысячи отредактированных клеток, а также в 1,5% клеток случилась непреднамеренная транслокация хромосомы.
