В ход е революция в редактирането на гените – и начело е Дейвид Лиу, американски молекулярен биолог, чиято пионерска работа е пренаписването на градивните елементи на живота с безпрецедентна точност.
Професор в Broad Institute на Масачузетския технологичен институт и Харвард, Лиу бе удостоен с награда за пробив или Оскар в областта на естествените науки за разработването на две трансформиращи технологии: едната вече подобрява живота на пациенти с тежки генетични заболявания, а другата е готова да промени медицината през следващите години.
Той говори пред АФП преди церемонията в Лос Анджелис за връчване на престижната награда, учредена в Силиконовата долина.
Той ще получи 3 милиона долара за работата си по „основно редактиране“ и „първично редактиране“ и планира да дари по-голямата част от наградата в подкрепа на своята благотворителна фондация.
„Способността да променим последователността на ДНК по наш избор в нова последователност по наш избор е принципно много мощна способност“, каза 51-годишният мъж, предвиждайки приложения не само в хуманната медицина, но и в области като разработването на по-хранителни или устойчиви на болести култури.
– Коригиране на кода –
ДНК се състои от четири химични „букви“ – нуклеотидните бази A, G, T и C. Мутациите в тази последователност причиняват хиляди човешки болести, но доскоро генното редактиране можеше да коригира само ограничен брой от тях.
Дори CRISPR-Cas9, новаторската технология, която спечели Нобелова награда през 2020 г., има сериозни ограничения.
Тази технология разрязва и двете нишки на спиралата на ДНК, което я прави най-полезна за прекъсване, а не за коригиране на гени, докато процесът може да въведе нови грешки.
„Възможността да се използва редактиране на геном за лечение на генетични заболявания изисква в повечето случаи начини за коригиране на грешно изписване на ДНК, а не просто за разрушаване на ген“, каза Лиу.
Това прозрение провокира неговата лаборатория да разработи базово редактиране, което използва протеина Cas9 – деактивиран, така че вече не може да разрязва и двете ДНК вериги – за намиране на целева ДНК последователност и друг ензим за преобразуване на една буква в друга – например C в T или G в A.
Обратното изменение – от T към C или A към G – беше по-трудно. Екипът на Лиу преодолява предизвикателството, като създава изцяло нови ензими.
Тези основни редактори сега могат да коригират около 30 процента от мутациите, които причиняват генетични заболявания. Технологията вече преминава най-малко 14 клинични изпитвания.
В един от тях Beam Therapeutics – на който Лиу е съосновател – обяви, че е лекувала пациенти с AATD, рядко генетично заболяване, засягащо белите дробове и черния дроб, с еднократно прилагане на лекарство.
Докато традиционните генни терапии често разрушават дефектните гени или ги заобикалят, базовото редактиране поправя самата мутация.
„Това беше първият път, когато хората коригираха мутация, която причинява генетично заболяване при пациент“, каза Лиу.
– Надежда за кистозна фиброза –
Основното редактиране, бързо наречено „CRISPR 2.0“, не може да коригира всяка мутация.
Около 70 процента от приблизително 100 000 известни мутации, причиняващи болести, остават извън неговия обсег, включително тези, причинени от липсващи или излишни букви.
За да разшири набора от инструменти, лабораторията на Лиу въведе първично редактиране през 2019 г. – метод, способен да замени цели участъци от дефектна ДНК с коригирани последователности.
Ако CRISPR е като ножица, която реже ДНК, а основните редактори са като използване на молив за коригиране на отделни букви, тогава първичното редактиране е еквивалент на функцията „намери и замени“ в текстовия редактор Word.
Създаването на този инструмент изисква поредица от пробиви, които екипът на Лиу описва като „малки чудеса“. Резултатът е, каза той, „най-универсалният начин, който знаем за редактиране на човешкия геном“.
Сред целите, които Лиу и неговият екип вече са преследвали с основно редактиране е кистозната фиброза, често срещано генетично заболяване, обикновено причинено от три липсващи букви в ДНК, което причинява натрупване на гъста слуз в белите дробове и храносмилателната система.
Лабораторията на Лиу предоставя голяма част от работата си на свободен достъп, споделяйки чертежи на ДНК чрез библиотека с нестопанска цел, използвана от десетки хиляди лаборатории по целия свят.
„Науката, която създаваме – която в крайна сметка се финансира от обществото, чрез правителства и донори – в крайна сметка се възвръща в полза на обществото.“
Тазгодишните награди за пробив идват в труден момент за американската наука, тъй като правителството на президента Доналд Тръмп орязва финансирането на институции като Националния институт по здравеопазване (NIH).
„Националния институт по здравеопазване е съкровище не само за тази страна, но и за света“, каза Лиу. „Да се опитваш да разрушиш сърцето на това, което подкрепя науката в тази страна, е като да изгориш зърното за посев.“