Российские учёные нашли способ собрать повреждённые гены заново: прорыв в лечении наследственных болезней

Российские учёные из Университета "Сириус" представили инновационную технологию, которая может радикально изменить подход к лечению наследственных заболеваний. Их работа, опубликованная в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (FBIOE), демонстрирует новый способ "ремонта" генов с помощью особых белков — интеинов, способных собирать крупные участки ДНК прямо внутри клетки.

Прорыв в генной терапии

Главная проблема современной генной терапии заключается в том, что используемые аденоассоциированные вирусы (AAV) способны переносить только относительно короткие гены — длиной до 5000 нуклеотидов. Однако многие наследственные болезни вызваны нарушениями в значительно более крупных генах.

"Ключевая сложность в терапии с использованием AAV — ограниченный размер переносимого гена. Мы нашли способ "собирать” большие гены прямо внутри клетки", — пояснили авторы исследования.

Чтобы обойти это ограничение, российские биоинженеры предложили делить длинные гены на части, а затем собирать их обратно после доставки в клетку. Этот процесс обеспечивают интеины - белковые "молекулярные ножницы и клей", которые могут соединять фрагменты ДНК, восстанавливая полноценный ген.

Эксперимент и результаты

В качестве модели исследователи использовали зелёный флуоресцентный белок (GFP), который легко отслеживать под микроскопом. После оптимизации условий работы интеинов учёным удалось добиться восстановления белка в 80% клеток - рекордный результат для подобного рода экспериментов.

Эта технология открывает путь к созданию эффективных лекарственных препаратов против болезней, которые до сих пор считались неизлечимыми.

Потенциальные направления применения

Особенно перспективной разработка оказалась для клеток печени и сетчатки глаза, где интеины показали высокую эффективность. Это даёт надежду на терапию наследственных заболеваний, вызывающих потерю зрения, а также таких тяжёлых патологий, как мышечная дистрофия Дюшенна - болезнь, связанная с мутациями в одном из крупнейших известных генов человека.

Почему открытие важно

До сих пор учёные во всём мире сталкивались с "генетическим потолком" при попытках лечить болезни, вызванные крупными мутациями. Российская команда фактически предложила универсальный конструктор, способный восстанавливать гены любой длины.

"Оптимизация работы интеинов может стать основой нового поколения генной терапии", — отмечают авторы исследования.

Советы шаг за шагом: как развивается технология

1. Извлечение и фрагментация гена. Большой ген делят на участки, подходящие для переноса с помощью AAV.

2. Доставка фрагментов в клетку. Каждый вирус переносит часть гена.

3. Сборка в клетке. Интеины "сшивают" фрагменты, формируя полноценную последовательность.

4. Запуск синтеза белка. Клетка начинает производить исправленный белок, компенсируя эффект мутации.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: использовать один вектор для переноса крупных генов.

• Последствие: невозможность встраивания в вирусную оболочку.

• Альтернатива: разделение гена и применение интеинов для сборки.

• Ошибка: игнорировать взаимодействие фрагментов внутри клетки.

• Последствие: потеря активности белка.

• Альтернатива: оптимизация температуры и времени активации интеинов.

А что если…

А что если этот метод применить не только к наследственным заболеваниям, но и к онкологии или повреждениям ДНК после облучения? В перспективе технология может стать универсальной платформой для генного "ремонта" организма.

Плюсы и минусы подхода

FAQ

Что такое интеины?
Это ферменты, которые могут вырезать и соединять участки белков или ДНК, действуя как "молекулярный шов".

Чем уникален подход российских учёных?
Они оптимизировали работу интеинов для восстановления больших генов внутри клетки, чего раньше достичь не удавалось.

Когда технология будет применяться в медицине?
Пока она проходит лабораторные испытания. Клинические исследования возможны через несколько лет.

Мифы и правда

• Миф: генная терапия уже способна лечить любую болезнь.**
  Правда: пока метод ограничен технически, но новые технологии расширяют его возможности.

• Миф: интеины — изобретение человека.**
  Правда: они существуют в природе и выполняют важные функции в бактериях и археях.

• Миф: применение вирусов опасно.**
  Правда: AAV считаются одними из самых безопасных носителей для доставки генов.

3 интересных факта

1. Интеины впервые были открыты в 1990-х годах, но долгое время считались биохимическим курьёзом.

2. Современные лаборатории используют их для "склейки" белков, ферментов и даже наноструктур.

3. Метод российских учёных может стать аналогом CRISPR для крупногенных заболеваний.

Исторический контекст

1. В 2010-х годах генная терапия пережила второе рождение благодаря безопасным вирусным вектором.

2. В 2020-х на первый план вышли методы редактирования ДНК, но они не решали проблему больших генов.

3. В 2025 году российские исследователи предложили практическое решение, открыв новое направление в биомедицине.

Разработка учёных из "Сириуса" может стать важнейшим шагом к лечению ранее неизлечимых наследственных заболеваний - от редких форм слепоты до мышечной дистрофии. И если технология докажет эффективность на живых организмах, это будет один из самых значимых биомедицинских прорывов десятилетия.