編集は続きます

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ビデオ: 編集ふざけ過ぎました(笑)質問コーナー!※まだ続きます 2023, 1月
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Anonim

2年前、世界科学界は、遺伝性難聴から胎児を治療するために、人間の胚を編集するというロシアの遺伝学者DenisRebrikovの意図について積極的に議論しました。それから、レブリコフはすでに彼の実験のために被験者を募集していました、彼の手順の有効性のすべての証拠にもかかわらず、彼は欠陥のある胚の実験についての出版物しか持っていませんでした、そこで彼は別の遺伝子を編集しました。今日、ゲノム配列決定と編集に関するモスクワ会議での彼のチームは、「ブラインド」プロジェクトの作業の進捗状況について初めて報告しました。私たちは会議からのプレゼンテーションを研究し、スピーカーである、クラコフ産婦人科および周産期医学センターのゲノム編集研究所の研究者であるアンドレイ・クリヴィムと話をしました。

問題の病気である常染色体劣性の非症候性難聴は、GJB2遺伝子の突然変異によって引き起こされます。この遺伝子は、内耳のニューロン間の接続を確立するために必要なタンパク質をコードしています。それがない場合、敏感な髪の毛の振動は、さらに脳に伝達される信号の生成につながりません-そのため、人は音信号を処理する能力を失います。ロシアでは、Rebrikovによれば、30人に1人がそのような突然変異の保因者です(具体的には、遺伝子の先頭で1文字が失われます-35delG)。

ただし、ヘテロ接合状態(GJB2遺伝子の変異が染色体の2つのコピーのうちの1つにのみ存在する場合)では、危険ではありません。重度の聴覚障害は、両方の染色体に突然変異がある場合に発生します。これは、子供が2人の保因者から生まれた場合に発生する可能性があります。このような親のペアが「真空状態」で出現する可能性は低いように見えますが、実際には、ろう者がコミュニティ内でコミュニケーションを取り、家族を作るため、より頻繁に発生します。そして、必要に応じて、遺伝性疾患の大部分をIVF中に「捕獲」して排除できる場合、両親は有害な突然変異のヘテロ接合体である可能性が高いため、2人の聴覚障害の両親の場合、「野生」を選択することは不可能です。 「GJB2の胚。そのため、Denis Rebrikovは、倫理的に正当化されていると考えて、このモデルを採用しました。

V.I.にちなんで名付けられた産婦人科センターの部門長であるRebrikovの研究室で。クラコフ、胚の取り扱いにはすでに良い進展がありました-2018年に、科学者はCCR5遺伝子の突然変異をヒト接合子に導入した結果を発表しました。これはその所有者をHIV感染から保護します。その後、遺伝学者は、編集された胚盤胞の8つのうち5つに目的の突然変異が含まれていると報告しました。 CCR5での削除の導入は、他の遺伝子エディターでCRISPRが普及する前から完成された、かなりよく研究されたモデルです。特に、レブリコフのグループの実験の前に、中国の研究者はそれを胚に導入しようとしました、そしてそれらのいくつかはあまり成功していませんでしたが、編集された子供さえも得るまでに行きました(後者については資料「改訂版」で読むことができます")。

1年半前、ヒト胚のGJB2遺伝子の突然変異の修正について話し合ったデニス・レブリコフは、システムがほぼ準備ができていること、そして文字通りテストの1か月前であると確信し、さらにカップルを見つけました。編集された子供を産む準備ができています。主な問題は、彼とは異なり、実験が厳密に公式に実施されるように計画されていたため、規制当局(保健省)から予想されていました。どうやら、科学者たちは、CCR5と同様に、編集自体に特別な問題はないはずだと予想していました。

CRISPR / Casシステムを使用して胚ゲノムを編集するには、目的の遺伝子に対して効果的なガイド(ガイド)RNAを選択し、Cas9酵素およびテンプレートと混合して変異を排除する必要があります。上記の混合物を接合子に導入した後、RNAガイドは標的Cas9遺伝子まで「ドライブアップ」して、この場所でDNA二重らせんを切断する必要があります。次に、細胞修復システムが機能するはずです。必要な方法でゲノムの穴にパッチを当てるために、「パッチ」が使用されます。これは、ターゲットフラグメントの代わりに使用する遺伝物質を含むマトリックスです。出力は、修正された染色体と健康な胚です。これは理論的にはどのように見えるかです。

どんな問題がありますか?

実際には、多くのことがうまくいかない可能性があります。

  • RNAガイドが間違った場所に接触する可能性があり、計画外の(ターゲット外の)突然変異が染色体に現れます。

  • 修復システムはテンプレートに注意を払わず、遊離DNA末端の非特異的な「縫合」の結果として、切断部位に他の変異が現れます。

  • 編集システムの実行中、胚は分裂します。染色体の1つのコピーだけが特定のセルで修正され、2つ目は編集されないままであるというシナリオが考えられます。このため、胚のすべてのセルが必要な変更(モザイク)を実行するわけではありません。

実験から編集した胚を子宮に移植することへと移行するには、上記のいずれも起こらなかったことを確認する必要があります。これは、セルが破壊されるシーケンスによってのみ確認できます。シーケンシングのために胚全体を送る場合、移植の問題はありません。胚からいくつかの細胞を抽出し(将来の人の生物全体がそれらから構築されるため、できるだけ少ないことが望ましい)、それらを配列決定することができます。しかし、そのような分析の結果を信頼するためには、最初に、胚の個々の細胞の配列決定が他のすべての細胞の状態を確実に予測することを説得力を持って示さなければなりません。これを行うには、パイロット実験で胚全体からDNAを分離し、編集された領域のシーケンスを行う必要があります。

これまでのところ、リストされているすべてのインシデントに対して完全に保険をかけたCRISPRシステムを作成した人は誰もいません。したがって、ほとんどの国では、ヒト胚の編集は依然として禁止されています。ロシアでは、この問題は依然として法律の「グレーゾーン」にありますが、2019年の秋に、保健省は、胚を母親に移植する実験に切り替えるというRebrikovのイニシアチブについて個別にコメントし、そのようなことについて許可を出し、私がWHOに完全に同意するという事実に言及しました。WHOの立場は厳密に「反対」です。

さらに、CRISPR / Cas遺伝学者は最近新たな懸念を抱いています。 Cas9によって行われたカットは、染色体のコピーの1つの大きなセクションの損失につながる可能性があることが判明しました。その結果、DNAを分析する場合、残りのコピーのみが読み取られ、細胞がこの遺伝子座に対してホモ接合であるという誤った印象があります(このため、このイベントはヘテロ接合性消失と呼ばれます)。たとえば、PNASの最近の記事の1つでは、編集された遺伝子座の1つで再配置される確率は16%と推定されました。ここでのポイントはヌクレアーゼの正確さではありません-結局のところ、損失は適切な場所で発生しますが、修復タンパク質の働きの特異性により、場合によってはカットの周りのDNAを破壊して再び合成します後で。ヘテロ接合性の喪失を説明するために、遺伝子コピー数分析などのゲノム分析の代替方法を開発する必要があります。

試行#1:CCR5

2018年、CCR5遺伝子へのdel32変異の導入に取り組んでいるレブリコフのチームは、次のことを達成しました。

  1. ゲノムターゲットは60%効率的であり(8個の胚のうち5個が突然変異に関してホモ接合性でした)、8個の正常に編集された胚のうち2個だけがモザイクであることが判明しました。つまり、修復システムはテンプレートを非常に効率的に使用しましたが、これはルールの例外です-マウスでのこのメカニズムによる修復の効率は5〜20%と推定され、ヒト細胞ではさらに低く、おそらく依存します遺伝子に大きく依存している-そのDNA配列と活性レベル。 2017年の記事で、CRISPR / Cas法を使用した胚の編集にも携わったShukhratMitalipovのグループは、58例中42例で標的遺伝子が見つかったものの、MYBPC3遺伝子のDNAパッチが機能しなかったと報告しました。 。

  2. この記事では、オフターゲット変異の存在については何も述べていませんでしたが、科学者たちは、両親のゲノムと比較して、高性能DNAシーケンシングシステムを使用して将来それらを探す予定であると述べました。科学者はこれに必要なすべての能力を持っていました。

したがって、Rebrikovのグループが目標をCCR5からGJB2に変更したとき、最初に、前の作業で尋ねられた質問に対処する必要がありました。さらに、ヘテロ接合性の喪失という新たな問題を考慮に入れる必要がありました。

試行#2:GJB2

プロジェクトは、ガイドRNAを選択し、結合組織細胞でテストすることから始まりました。確かに、これまでのところ35delG変異を修正するという話はありません。科学者は、実験に適した資料すら持っていません。代わりに、彼らはまだ「聴覚」細胞から「聴覚障害」細胞を作ろうとしています。つまり、GJB2遺伝子に35delG変異を導入しようとしています。

この段階で、遺伝学者は、100%に近い効率でGJB2を切断することにつながるRNAガイドを見つけることができました。彼と一緒に、科学者たちは接合子の実験に移りました。

このテキストは改訂されました

このノートの元のバージョンでは、GJB2遺伝子に突然変異を導入する実験は、体外受精中に時々発生する3つの核(三核)を持つ生存不能な接合子でRebrikovのグループによって行われたと主張しました。これは事実ではありません-科学者たちは「標準的な」健康な胚を扱っていました。

編集カクテルを接合子に導入してから5日後、得られた胚盤胞を遺伝子分析に送りました。 GJB2の変異の存在を探すだけでなく、可能性のあるオフターゲット部位の配列を決定し、染色体再配列の存在を監視し、切開部位の周囲の広い領域をチェックしてヘテロ接合性の喪失を検出することも計画されました。そして、胚のモザイク性をチェックするために、胚のいくつかの細胞の配列決定結果を胚盤胞全体のデータと比較することが計画されました。

Krivoyが指定したように、チームの取り組みは現在、胚の遺伝子分析のための方法の開発に焦点を合わせています。彼の報告では、いわゆるCNV分析(コピー数多型)の結果を示しました。これは、異なる領域からのシグナルの表現によってゲノムを配列決定した後、50を超える領域のコピー数を推定することを可能にします。ヌクレオチド。このようにして、2つの染色体のうちの1つの染色体でのみ発生する欠失を追跡することが可能です。

  1. 最初の編集結果によると、GJB2遺伝子に変更を加えることは確かに非常に効果的です。いくつかの胚の分析は、切開の非特異的縫合のイベントに対応する小さな欠失が、選択された細胞と胚盤胞全体の両方に存在することを示した。野生型遺伝子変異体は見つかりませんでした。これは、モザイク性がないことを示しています。

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  2. しかし、修復システムにDNAパッチを使用させることはまだ可能ではありません。挿入効率は非常に低いことが判明しました。
  3. CNV分析は、はるかに大きな問題の存在を示しました。13番染色体の1つのコピー、またはGJB2遺伝子を含むその重要な断片のいずれかが、すべての胚で消失しました。 Krivoyによると、これは最初の実験でカクテル成分の濃度が適切に選択されていなかったためであり、これは2回目の編集で回避されました。それにもかかわらず、この事実は、技術の開発の欠如についての専門家の恐れがどこからともなく生じていないことを示しています。

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  4. 新しい実験やCCR5での作業時のオフターゲットのチェックは、まだ実行されていません。

合計

CCR5遺伝子からGJB2に切り替えた後、Rebrikovのグループの状況はさらに悪化しています。

  • このメカニズムは過去のプロジェクトではうまく機能しましたが、DNAパッチの効率的な埋め込みはまだ達成されていません。

  • 13番目の染色体の喪失に問題がありました。

  • 不適切な編集の問題は、これまでのところ科学者たちは黙って通り過ぎています。

Krivoyは、グループは引き続き新しい条件の選択に取り組み、濃度を変更し、挿入の効率を高めるためにDNAパッチを化学的に変更し、オフターゲットのDNA分析にも従事すると述べています。

CCR5を使用した過去のプロジェクトで、チームがよく知られたモデルを使用した場合(そして、明らかに、成功を示すために得られた胚の突然変異をチェックするだけでは不十分でした)、ロシアの科学者を除いて、まだ誰も試みていません。ヒトGJB2遺伝子を編集します(昨年、中国人は変異型ヒトGJB2全体をブタに挿入しました)。

実際、チームはまだ難聴の治療的編集への道の最初の段階にあると、N +1の対話者は認めています。彼は、システムを最新の状態にし、セキュリティをチェックする期間を2年と見積もっています。

しかし、急ぐ場所がないようです。DenisRebrikovによると、GJB2のドナー卵変異体がないのと同じように、現在、子供を編集したい人はいないとのことです。しかし、科学者が無駄に働いているとは言えません。ゲノム編集とゲノム全体のDNA分析の複雑さを習得しているため、テクノロジーの「落とし穴」の研究は決して時間の無駄ではありません。

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