Однояйцевые близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый геном. Любые различия между ними, даже в признаках со значительным генетическим компонентом (скажем, у одного развивается заболевание сердца, а у другого нет), обусловлены окружающей средой. Это известно как эпигенетика.
Гены в ДНК содержат инструкции для создания белков, которые являются основой для различных характеристик и функций клеток. Процесс, при котором гены «читаются» и преобразуются в белки, называется экспрессией генов. Эпигенетические изменения могут влиять на то, как гены «читаются» и транслируются в белки. Тем самым они усиливают или подавляют связанное с этим производство белка, но без изменения самой последовательности ДНК.
В новом исследовании ученые из Научного института IRCCS Сан-Раффаэле в Италии продемонстрировали метод эпигенетического редактирования, который заставил «замолчать» ген, регулирующий уровень холестерина у мышей, без изменения генома.
Ученые нацелились на ген Pcsk9, который дает инструкции по созданию белка PCSK9. Этот белок контролирует количество рецепторов, которые удаляют «плохой» холестерин из кровотока (липопротеин низкой плотности, ЛПНП). Блокирование PCSK9 освобождает больше рецепторов для выведения холестерина ЛПНП, снижая его уровень. Проведя некоторые анализы, исследователи обнаружили, что белки с цинковыми пальцами эффективнее всего подавляют Pcsk9 у мышей. Цинковые пальцы — это структуры в белках, которые взаимодействуют с ДНК, и состоят из особых аминокислотных остатков, связывающихся с ионами цинка.
Команда использовала липидные наночастицы для доставки механизма эпигенетического редактирования в печень, где рецепторы холестерина ЛПНП особенно распространены. Одна доза подавила Pcsk9, почти вдвое снизив уровень циркулирующего белка PCSK9 на один год. Метод блокировал до 75% Pcsk9, выполняя те же функции, что и обычное редактирование генов, при этом не вредя ДНК.
Многообещающим способом лечения заболеваний также является редактирования генома с помощью «генетических ножниц» или CRISPR. Однако при использовании этой технологии есть риск возникновения неожиданных проблем, таких как генетические мутации или негативные эффекты, которые могут повлиять на работу других генов. Эпигенетическое редактирование — более благоприятная альтернатива, поскольку химические свойства ДНК меняются без изменения самого генома.
