ИНДУЦИРОВАННЫЕ ПЛЮРИПОТЕНТНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ, CRISPR-CAS9 (КРИСПЕР) СИСТЕМА РЕДАКТИРОВАНИЯ ГЕНОМОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА

В данном обзоре рассматриваются две оригинальные технологии в области клеточной биологии, перевернувшие наши представления о том, что происходит в процессе эмбрионального развития с белками, из которых построен организм человека. Эти технологии, появившиеся совсем недавно, привлекли самое пристальное внимание биологов и послужили мощным толчком для развития новых исследований, направленных на целевое изменение структуры и функционирования генетического аппарата клетки. Указанные технологии связаны с мезенхимальными стволовыми клетками и преследуют решение задач, стоящих перед генной терапией наследственных заболеваний человека. Первая технология использует индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, продукт обычных соматических клеток, которым придаются свойства эмбриональных стволовых клеток, т. е. способность превращаться в любую специализированную клетку организма. Вторая технология предлагает достаточно прос- той и выполнимый в условиях лаборатории прием редактирования геномов клеток, заключающийся в проведении на уровне генома генно-инженерных манипуляций, заканчивающихся устранением мутации, элиминацией дефектных генов или вставкой новых генов, лишенных каких-либо ошибок.

1. Pera, M. F. Human pluripotent stem cells: a progress report / M. F. Pera // Current Opinion in Genetics & Development. – 2001. – Vol. 11, N 5. – P. 595–599.

2. Embryonic stem (ES) cells and embryonal carcinoma (EC) cells: opposite sides of the same coin / P. M. M. Matin [et al.] // Biochemical Society Transactions. – 2005. – Vol. 33, N 6. – P. 1526–1530.

3. Takahashi, K. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors / K. Takahashi, S. Yamanaka // Cell. – 2006. – Vol. 126, N 4. – P. 663–676.

4. Induced pluripotent stem cells generated without viral integration / M. Stadtfeld [et al.] // Science. – 2008. – Vol. 322, N 5903. – P. 945–949.

5. Identification of potential pluripotency determinants for human embryonic stem cells following proteomic analysis of human and mouse fibroblast conditioned media / A. B. J. Prowse [et al.] // J. Proteome Research. – 2007. – Vol. 6, N 9. – P. 3796–3807.

6. Developmental-specific activity of the FGF-4 enhancer requires the synergistic action of Sox2 and Oct-3 / H. Yuan [et al.] // Genes and Development. – 1995. – Vol. 9, N 21. – P. 2635–2645.

7. A bivalent chromatin structure marks key developmental genes in embryonic stem cells / B. E. Bernstein [et al.] // Cell. – 2006. – Vol. 125, N 2. – P. 315–326.

8. Formation of pluripotent stem cells in the mammalian embryo depends on the POU transcription factor Oct4 / J. Nichols [et al.] // Cell. – 1998. – Vol. 95, N 3. – P. 379–391.

9. Dang, D. T. The biology of the mammalian Krüppel–like family of transcription factors / D. T. Dang, J. Pevsner, V. W. Yang // The Intern. J. of Biochemistry and Cell Biology. – 2000. – Vol. 32, N 11–12. – P. 1103–1121.

10. The c-Myc target gene network / C. V. Dang [et al.] // Seminars in Cancer Biology. – 2006. – Vol. 16, N 4. – P. 253–264.

11. Analysis of genomic targets reveals complex functions of MYC / J. H. Patel [et al.] // Nature Rev. Cancer. – 2004. – Vol. 4, N 7. – P. 562–568.

12. Widespread microRNA repression by Myc contributes to tumorigenesis / T.-C. Chang [et al.] // Nature Genetics. – 2008. – Vol. 40, N 1. – P. 43–50.

13. Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts / M. Nakagawa [et al.] // Nature Biotechnology. – 2008. – Vol. 26, N 1. – P. 101–106.

14. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells / J. Yu [et al.] // Science. – 2007. – Vol. 318, N 5858. – P. 1917–1920.

15. Proviral silencing in embryonic stem cells requires the histone methyltransferase ESET / T. Matsui [et al.] // Nature. – 2010. – Vol. 464, N 7290. – P. 927–931.

16. A high-efficiency system for the generation and study of human induced pluripotent stem cells / N. Maherali [et al.] // Cell Stem Cell. – 2008. – Vol. 3, N 3. – P. 340–345.

17. Deterministic direct reprogramming of somatic cells to pluripotency / Y. Rais [et al.] // Nature. – 2013. – Vol. 502, N 7469. – P. 65–70.

18. Kaji, K. Mbd3, a component of the NuRD co–repressor complex, is required for development of pluripotent cells / K. Kaji, J. Nichols, B. Hendrich // Development. – 2007. – Vol. 134, N 6. – P. 1123–1132.

19. Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas9 systems / L. Cong [et al.] // Science. – 2013. – Vol. 339, N 6121. – P. 819–823.

20. Capecchi, M. R. Gene targeting in mice: functional analisys of mammalian genome for the twenty-first century / M. R. Capecchi // Nature Rev. Genetics. – 2005. – Vol. 6, N 6. – P. 507–512.

21. Potent a specific genetic interference by double–stranded RNAi Caenoharbditis elegans / A. Fire [et al.] // Nature. – 1998. – Vol. 391, N 6669. – P. 806–811.

22. Analysis of gene function in somatic mammalian cells using small interfering RNAs / S. M. Elbashir [et al.] // Methods. – 2002. – Vol. 26, N 2. – P. 199–213.

23. Analysis of mammalian gene function using small inreference RNAs / J. Martinez [et al.] // Nucleic Acids Symposium Series. – 2003. – Vol. 3, N 1. – P. 333.

24. Detrimental effects of RNAi: a cautionary note on its use in Drosophila ageing / N. Alic [et al.] // PloS One. – 2012. – Vol. 7, N 9. – P. e45376.

25. Theoretic applicability of antisense–mediated exon skipping for Duchenne muscular dsptrophy / A. Aartsma-Rus [et al.] // Human Mutation. – 2009. – Vol. 30, N 3. – P. 293–299.

26. Porteus, M. H. Mammalian gene targeting with designed zinc finger nucleases / M. H. Porteus // Molecular Therapy. – 2006. – Vol. 13, N 2. – P. 438–446.

27. A novel TALE nuclease acagffold enable high genome editing activity in combination with low toxicity / C. Mussollino [et al.] // Nycleic Acids Research. – 2011. – Vol. 39, N 21. – P. 9283–9293.

28. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity / M. Jinek [et al.] // Science. – 2012. – Vol. 337, N 6096. – P. 816–821.

29. Harnessing the CRISPR/Cas9 system to disrupt latent HIV–1 provirus / H. Ebina [et al.] // Sci. Rep. – 2013. – N 3. – Art. nr 2510.

30. Валетдинова, К. Р. Применение системы CRISPR/Cas9 для создания и исследования клеточных моделей наследственных заболеваний человека / К. Р. Валетдинова // Гены и клетки. – 2016. – Т. 11, № 2. – С. 10–20.