Сочетание индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) и направленной генетической модификации методом гомологичной рекомбинации (ГР) представляет многообещающий новый подход для лечения генетических заболеваний, вызванных мутацией в одном гене. При этом возможна генетическая коррекция собственных стволовых клеток пациента, что позволяет использовать все преимущества аутологичной трансплантации, в частности, отпадает необходимость в иммуносупрессии.

Кроме того, в отличие от обычно применяемых методов генной терапии, исключается риск использования вирусных векторов, а экспрессия исправленных генов поддерживается за счет их естественных промоторов.

Однако применявшиеся до сих пор методы ГР в человеческих плюрипотентных клетках были недостаточно эффективны. Недавно было открыто, что генноинженерные нуклеазы цинковых пальцев (zinc finger nucleases, ZFNs) значительно повышают частоту гомологичной рекомбинации в человеческих ИПСК, что дает возможность использовать эту технологию для коррекции вызывающих болезни мутаций.

Американские ученые из Stanford University School of Medicine выделили линии ИПСК от страдающих серповидноклеточной анемией пациентов и выполнили генетическую коррекцию мутации in situ, используя три пары ZFN, полученных стандартным методом (Oligomerized Pool Engineering, OPEN).
Генетически скорректированные клетки сохраняли полную плюрипотентность и нормальный кариотип после удаления репрограммирующих факторов и не поддающихся их воздействию генов.

Было также показано, что при некоторых условиях гомологичные рекомбинации могут происходить в человеческих ИПСК на удалении до 82 пар нуклеотидов от места разрыва, вызванного ZFN.

В целом при помощи ZFNs удалось выполнить без применения переноса генов эффективную генетическую коррекцию в ИПСК пациентов, страдающих моногенным генетическим заболеванием.

По мнению доктора П.И. Катуняна, главного врача московского Центра медико-биологических технологий, полученные результаты дают важное доказательство, что метод ZFNs может быть успешно применен в клинике для генетической коррекции аутологичных ИПСК.

Материалы исследования представлены в статье Sebastiano V, et al. In Situ Genetic Correction of the Sickle Cell Anemia Mutation in Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Engineered Zinc Finger Nucleases.