Российские и французские ученые научились редактировать митохондриальную ДНК и открывают путь к лечению редких болезней

Российские и французские исследователи совместно создали инновационный инструмент для редактирования ДНК, расположенной не в ядре клетки, а в митохондриях — специализированных органеллах, которые отвечают за выработку энергии для всех частей клетки. По информации пресс-службы Российского научного центра хирургии имени Петровского, эта разработка существенно ускорит исследования и создание лекарств для целого ряда заболеваний, вызванных мутациями в митохондриальной ДНК.

Ученые сообщили, что многие тяжелые генетические болезни, включая синдром Лея и митохондриальную миопатию, связаны именно с дефектами в митохондриальной ДНК. Среди таких заболеваний также выделяют тяжелые формы сахарного диабета, которые сопровождаются нарушениями слуха. Однако, по словам специалистов, процессы восстановления повреждений в митохондриях до сих пор плохо изучены, что объясняется сложностью доступа и изучения этих органелл, которые защищены двойной мембраной и отделены от ядра клетки.

Заведующий кафедрой биологии и генетики Медицинского университета Петровского Илья Мазунин, чьи слова приводит пресс-служба РНЦХ, пояснил, что редактирование митохондриальной ДНК сравнимо с очень деликатной операцией, требующей высокой точности и глубокого понимания особенностей самой структуры митохондрий. Он отметил, что митохондрии — это своего рода "клетки в клетке", и для работы с ними необходимы специализированные методы и инструменты.

Еще в 2018 году Мазунин и его команда предложили использовать модифицированный геномный редактор CRISPR/Cas12a, адаптированный для взаимодействия с митохондриальной ДНК. Этот редактор способен избирательно удалять крупные участки генетической информации, что позволяет изучать функции митохондриальной ДНК и последствия различных мутаций.

В течение последующих шести лет российские и французские ученые усердно работали над совершенствованием и тестированием компонентов этой технологии. Недавно им удалось успешно изменить структуру митохондриальной ДНК в культуре эмбриональных клеток почки человека. Для этого они связали одну из версий белка Cas12a с особой аминокислотной последовательностью, которая позволяет ферменту проникать непосредственно внутрь митохондрий.

С помощью этого модифицированного фермента исследователи смогли удалить большие фрагменты митохондриальной ДНК длиной в несколько тысяч "букв" — процесс, имитирующий формирование некоторых генетических заболеваний. Специалисты подчеркнули, что в будущем эта технология поможет глубже понять механизмы развития митохондриальных болезней, а также создавать клеточные модели с поврежденной ДНК для тестирования новых лекарств.