Interview with George Church

Is the end of the aging close

Foreword by Gregory Fahey

Being a biogerontologist, I attend scientific meetings devoted to aging, since the early 1980s, and have seen and heard many amazing things. But when I attended a lecture by George Church at a conference organized by the SENS Foundation Aubrey de Gray at the end of 2014, I realized that I had just heard the most wonderful lecture in my life.

Why? For three very simple reasons.

First, as Dr. Church emphasized in the lecture, aging seems to be largely controlled by the action of a small subset of your genes, and mainly by master genes controlling a large number of other genes. Your genes are areas of your DNA that determine your eye color, hair color, sex, height and other characteristics of your body. But it becomes more and more obvious that genes also determine how you grow old and, perhaps, you get old at all.

Secondly, Dr. Church explained how technology has progressed to such an extent that the activity of your genes, whether "on" (expressed) or "off" (not expressed), is becoming more controllable. And this is possible not only in the test tube, but in the whole body, and even in the brain.

The attention of Dr. Church is focused on CRISPR ( clustered regular intermediate short palindrome repetitions ), which is a relatively new and very powerful method for regulating gene activity.

CRISPR can "edit" or modify genes to correct harmful mutations or create intentional mutations that can have a positive effect (eg, turn off genes that affect aging). Thus, the connection is very clear: if aging is controlled by master genes, and if the activity of such genes can now be intentionally controlled, then we begin to approach aging control at a fundamental level. And the same technology can be applied to the correction of many diseases, no matter whether they are age-related or not.

Finally, our ability to control aging would be completely useless if we had no desire to use it in real medicine. Fortunately, Dr. Church wants his accomplishments to quickly turn up in clinics. He intends to make control over aging a practical reality – and very soon. And Dr. Church, as an outstanding professor of genetics and a major figure at Harvard Medical School, has every opportunity to realize his desire.

In an interview with Washington Post in early December 2015, Dr. Church said that his laboratory had already reversed aging in mice, and human trials could go on in a few years. Dr. Church said:

"Our aging population is now one of our biggest economic disasters."

"If all these gray-haired guys could return to work and feel healthy and young , Then we would prevent one of the greatest economic catastrophes in history. "

He said he sees:

"The script [в котором] everyone receives gene therapy, not only for the treatment of rare diseases, such as cystic fibrosis, but diseases that everyone has, including aging."

Dr. Church also mentioned his personal interest in reversing the aging of a man when he stated:

"I want to become younger, in any case I try to do something new every few years."

The technology of CRISPR can change the world and our life, as we know them.

CRISPR is a technology originally developed in nature to fight viruses by cutting their DNA. Fortunately, now it has been modified by scientists, and can make specific controlled changes to the right places of the genome. Once doctors can adjust or "edit" DNA, they will begin work to restore youth in the elderly.

How serious is the promise of scientists? Consider the following:

  • A new version of CRISPR has recently been inserted into a modified viral delivery system and successfully used to correct a defect in the gene that causes Duchenne muscular dystrophy in mice by direct injection into the leg muscle or into the bloodstream, leading to Improving the condition of the muscles throughout the body and even in the heart.
  • The leading scientific journal Science at the end of 2015 announced CRISPR a "breakthrough of the year", standing above all other scientific discoveries for 2015.
  • On January 7, 2016, the company of Dr. Church, Editas Medicine, filed for an IPO worth $ 100 million, and the company already received support from Google Ventures and the Bill and Melinda Gates Foundation.

In general, in my estimation, the CRISPR revolution is a turning point in science with staggering consequences. If everything works out, our world will never be the same. The prospects are just as impressive – if not more – like the appearance of electric lighting, telephones, personal cars, planes, personal computers, the Internet and cell phones. Only this time we are talking not only about how you live, but also about whether you will live at all, and for how long: your health, longevity and their impact on the quality of your life.

Will it work? We will see. Opinions are changing. Of course, there will be many problems, sudden turns and holes in our path. Even the famous scientist Craig Venter says it will take 100 years to fix everything. But George Church's laboratory already turns aging in experiments today. So the process looks very promising, incredibly fast and based on a solid scientific foundation of our knowledge about aging. I put on Church, and almost everyone is of the same opinion. The end of at least some critical aspects of aging can be very close.

The Life Extension Foundation participates in this innovative and project-oriented project. The Life Extension Fund assisted Dr. Church by providing him with data from a scientific project dedicated to superhumans. As Dr. Church notes in his interview, the study of super-long-terms can give a new idea of ​​how you can reverse the aging of a person when we get the necessary tools for editing genes and apply them.

We hope that you will appreciate what, in our opinion, can become the coming revolution that will change your life.

Managing the aging of man by editing the genome

Interview with George Church

An attempt to delay aging is already an outdated concept. The new goal is to turn it not only in animals, but also in humans. Rejuvenation is very important, since significant age-related disorders have already occurred in most people due to changes in gene expression profiles .

With age, the profile of gene expression changes . This affects the speed with which a person grows old, and also determines what kind of senile diseases he will have. But innovative methods for editing genes based on a unique technology CRISPR (clustered regular intermediate short palindrome repetitions) are now successfully tested as age therapy for humans.

In response to these breakthroughs, the journal Life Extension sent a biogeronologist Dr. Gregory M. Faye in to Harvard University for an interview with Dr. George Church who Is a leading developer of advanced CRISPR technologies. In it, Dr. Church explains the incredible opportunities for reversing the aging of a person who can reveal their potential earlier than many have assumed.

The interview with Dr. Church begins with a discussion of the issue of reversing cell aging by restoring the expression of youth genes.

Fei : If aging is caused by changes in gene expression, then the ability to control it using CRISPR technology can have huge consequences for human aging. Why do you think aging can be at least partly due to changes in gene expression?

Church : We know that there are cells that work worse with age, and that we have the ability to turn them back into young cells. This means that we can reset their biological clock to zero and keep them in this form for as long as we want. For example, we can take old skin cells that have a limited lifespan, and turn them into stem cells (stem cells are cells that can transform into other types of cells) and then back into skin cells. This transformation leads to the fact that they look like baby skin cells. It's as if my 60-year-old cells had become the cells of a one-year-old child. There are many markers associated with aging, and they all return to young age.

Fahey : This is a fantasy. Does this mean that the aging treatment of the skin on your face will allow you to rejuvenate the entire face?

Church : If you rejuvenate at the molecular level, this does not necessarily lead to external rejuvenation. So, for example, if I have a scar on my face, it does not have to disappear (although theoretically I do not exclude it). But we can change the tendency of your cells (and therefore your whole body) to decay with time.

Technology: how genes and their expression can be changed

Fahey : So, CRISPR allowed you to reverse the aging of human cells. CRISPR is a unique technology. The CRISPR molecular machine, consisting of a protein and some associated RNA, can now be made in the laboratory or in our own cells and can alter genes and express them. This is an incredibly powerful method. Tell me, please, more about him.

Church : CRISPR is the newest method for editing the genome (editing the entire set of genes). Its advantage lies in the fact that the specific design of CRISPR is much simpler to create than other tools for editing the genes, and CRISPR is approximately in 5 times more accurate than other methods. The combination of ease of design, high efficiency and great flexibility makes it the most powerful tool for editing genes to date.

Fei : right now, with the help of CRISPR, you can change, delete, insert, activate and reduce the effect or completely turn off any gene with high accuracy – both temporarily and permanently. Now let's talk about what this new fantastic opportunity can bring.

Specific opportunities for the treatment of human aging TFAM: retaining eternal youth

Fei : In our time, a lot of very interesting things are happening in the study of aging. In 2013, Sinclair's laboratory at Harvard came up with the news that the aging of mitochondria (which are energy producers within cells) is largely due to a decrease in the levels of one particular molecule in the nucleus of the cell: oxidized NAD (NAD +).

The team showed that they can reverse the aging of the mitochondria, simply for one week giving the old mice a nicotinamide mononucleotide (NMN), which is a vitamin-like substance and can be converted to NAD +. This led to a phenomenal general rejuvenation, including the disappearance of signs of muscle atrophy, inflammation and insulin resistance. Now your laboratory has shown that there is a very interesting alternative in the form of genetic engineering, including TFAM (Transcription Factor A, Mitochondrial). Why is TFAM important, and what did you do with it?

Church : TFAM is the key protein that regulates the production of NMN and NAD +. It allows the cells to independently obtain the predecessor NMN, so you do not need to produce it outside the cell, and then try to deliver it from the outside. Ideally, you do not want to take the NMN for the rest of your life, you want to let the body create your own NMN and get rejuvenation for at least a few decades before you have to worry about NMN again. To achieve this at the cellular level, we used CRISPR to activate TFAM and made it semi-permanent.

Fei : With this technology, you were able to increase the level of TFAM in the cell in 47 times. This led to the restoration of ATP levels, an increase in NAD +, and an increase in the ratio of NAD + / NADH. It also increased the total mass of the mitochondria and reversed several other age-related changes.

Church : Yes. We have several ways to measure the function of mitochondria and their age-related changes. When we activated TFAM, the mitochondrial functions returned to what you expect from a younger cell. We built the ability to rejuvenate the cell, allowed it to self-renew and eliminated the need to take pills or injections.

GDF11: Towards a common rejuvenation

Fahey : Now let's move on to GDF11 (the growth differentiation factor 11), which is a protein and the type of the young factor present in Blood of young organisms, but decreasing with time.

Church : Yes, my lab is connected with GDF11. We collaborate with Amy Wagers, a Harvard biologist known for his work on heterochronous parabiosis, and her group, one of the first to address this problem.

Fei : GDF11 is reported to rejuvenate the heart, muscles And the brain. It restores strength, muscular regeneration, memory, the formation of new brain cells, the formation of blood vessels in the brain, the ability to smell and the functions of mitochondria. All this is done by only one molecule. The infusion of a young plasma containing GDF11 in older animals also has a good effect on other tissues, such as the liver and spinal cord, and improves the ability of old brain cells to form bonds with each other.

How would you use CRISPR to make sure that the level of GDF11 in the blood never decreases?

Church : CRISPR-regulated GDF11 can be delivered at adulthood, just when it is needed. If you want to set it to a certain level, you can use the GDF11 sensor to provide feedback so you can automatically control the production of GDF11. If necessary, you can recalibrate and fine-tune it, perhaps every few decades with a different dose of CRISPR. This is a great molecule, and we are working with it.

We have a number of other projects with Amy, we are engaged in muscle diseases, such as muscular dystrophy. We are working on possible treatments, including proteins such as myostatin and follistatin.

Strong bones and strong muscles

Fei : Speaking of myostatin, the absence of which causes increased muscle development, you mentioned in your conversation SENS 2014 that you are interested in the possibility of improving the muscles And bones. Is this another way of treating aging?

Church : Muscle atrophy and osteoporosis are symptoms of aging. The key to fighting them is to eliminate the root causes, even if they are complex. Known genes involved in muscle atrophy, and genes that can reverse it. We are interested in such powerful agents as growth hormone, myostatin and a target for new drugs for the treatment of osteoporosis, RANKL (kappa B-ligand nuclear factor receptor activator).

Fei : And how about moving beyond the treatment of aging and really improving people by making them stronger bones and stronger muscles?

Church : Instead of waiting for the muscles to atrophy, and then trying to fix the problem or wait for someone to break the bone and impose a cast, we suggest making them stronger and stronger Originally. Think of it as a preventive medicine. We need to act cautiously, but there are many people around us who have much stronger bones and stronger muscles, and we do not see anything wrong, so we know that such things are possible.

Fei : Is it possible to stop osteoporosis?

Church : I would say that osteoporosis can definitely be reversed. The process of bone formation and its destruction is a regulated process that reacts to conditions such as stress while standing or running. So yes, this is an example of what is reversible.

IKKá: Treatment of a possible aging program for the whole body

Fei : Let's move on to another manifestation of the aging process that is of great importance. According to a published in Nature article, body weight, body aging and longevity are largely controlled by the increased expression of one particular IKKβ protein in one particularly specific place, microglial cells in the hypothalamus in the brain. Когда эта чрезмерная экспрессия предотвращается у мышей, средняя и максимальная продолжительность жизни увеличивается на 20% и 23%улучшаются обучаемость, улучшается физическая активность, а также толщина кожи и плотность костей. Кроме того, сшивки коллагена уменьшаются, а выработка гонадотропина увеличивается. Если бы эти улучшения можно было бы совместить с улучшениями, вызванными другими вмешательствами, которые мы обсуждали, последствия были бы ошеломляющими.

Чёрч: Да. То, о чем вы говорите, это направление определённой научной школы – старение, запрограммированное нейроэндокринной системой, мозгом. Причина, по которой мыши умирают в течение двух с половиной лет, а киты через 160.

Фэйи: Да. И это особенно интересная проблема, потому что она не только важна сама по себе, но и предлагает нам практические способы остановки изменений, возникающих в мозге. Эта часть мозга защищена от большинства молекул, помещённых в кровоток при помощи гематоэнцефалического барьера. Можно ли использовать технологию CRISPR через гематоэнцефалический барьер и нацелить её на этот биохимический путь или другие пути в мозге?

Чёрч: Гематоэнцефалический барьер сильно переоценён, есть очень много вещей, которые пересекают его, например, различные лекарства, вирусы и даже целые клетки. Итак, ответ «да», мы можем доставить CRISPR через гематоэнцефалический барьер.

Теломераза: старение мозга и рак?

Фэйи: Теломераза широко известна как фермент, который может предотвратить старение на клеточном уровне. Но отсутствие теломеразы также может привести к старению мозга и раку. Можно ли использовать CRISPR для увеличения теломер?

Чёрч: Да, это, безусловно, возможно.

Профиль экспрессии генов является мерой старения у людей

Фэйи: Не могли бы вы объяснить эпигенетику и прокомментировать доказательства того, что существуют эпигенетические часы старения?

Чёрч: Эпигенетика – это все, что контролирует экспрессию генов. Одной из компонент эпигенетики является метилирование ДНК, которое заключается в добавлении химических объектов, называемых метильными группами, к ДНК в определённых местах. Метилирование ДНК важно отчасти потому, что оно является лёгкой для измерения компонентой эпигенома (совокупности всех эпигенетических состояний). Оказывается, метилирование ДНК изменяется со временем. Фактически, профиль метилирования ДНК может предсказать возраст человека с точностью примерно в три года.

В принципе, если бы вы могли изменить биологический возраст клетки или организма на более молодой, и если эти сайты метилирования (общая сумма которых называется «метиломом») действительно отражают биологический возраст, то метилом должен измениться на профиль, соответствующий более раннему возрасту. Иными словами, если само старение изменяется, то и этот биомаркер старения должен измениться таким же образом. Мы используем сайты метилирования как меру того, насколько хорошо мы продвинулись в наших исследованиях по обращению старения, и она работает прекрасно.

Метилирование ДНК очень полезно для оценки возраста человека, и его также можно изменить. Несмотря на то, что в нормальной жизни оно всегда связано с хронологическим возрастом, в мире обращённого старения и эпигенетического вмешательства, вы можете изменить его, и такое изменение будет значимо.

Фэйи: Не всем 50-летним людям биологически 50. Некоторые из них биологически старше, а некоторые биологически моложе. Люди стареют с разной скоростью. Все эти различия могут быть обнаружены в состоянии метилома. Если метилом указывает на другой возраст, отличный от вашего хронологического возраста, вы действительно старше или моложе своего хронологического возраста, и это подтверждается рядом других измерений.

Чёрч: Да, всё правильно. Учёные, обнаружившие эпигенетические часы старения, изучили их вариации и нашли интересные корреляции с ними. Существует много способов измерения процессов старения на молекулярном уровне, и они, как правило, подтверждают друг друга. Мы не знаем достаточно о корреляции между такими показателями, как метилом и факторами старения, например, GDF11, IKKβ и TFAM, но если вы делаете что-либо, обращающее вспять старение, то в метиломе также следует ожидать обратных изменений.

Фэйи: По-видимому, модель метилирования ДНК становится все более хаотичной по мере старения. Например, модели метилирования однояйцевых близнецов начинают расходиться со временем, более изменённые профили связаны с большей патологией. Это согласуется с недавней теорией, связывающей отсутствие старения у некоторых видов («пренебрежимое старение») с относительно стабильной моделью экспрессии генов во времени, и обычное старение с неустойчивыми и всё более хаотичными моделями экспрессии генов. Если вы измените экспрессию генов обратно в ту, что должна быть, вся эта неустойчивость должна быть обратимой, верно?

Чёрч: Правильно. Разброс различных параметров в любой биологической системе увеличивается, когда вы уходите от физиологически нормального состояния. Вы можете думать о различии метилирования в качестве ещё одного фактора риска старения и болезней.

Как быстро обнаружить и начать исправлять ещё неизвестные причины старения на генном уровне

Фэйи: Если старение обусловлено изменениями в экспрессии генов, и эти изменения могут быть обращены, то нам нужно как можно скорее найти все важные возрастные изменения экспрессии генов. Как это может быть сделано?

Чёрч: Результатом экспрессии генов в клетке является наличие специфических РНК и белков, и их можно изучить. Вы не обязаны выявлять каждую отдельную РНК в клетке, чтобы определить изменения в ней, но вы можете, и мы как раз разработали новый метод, который позволяет нам видеть все десятки тысяч РНК в одной клетке сразу, а также в соседних клетках. Итак, теперь мы можем видеть, как разные клетки взаимодействуют друг с другом. Этот новый метод, называемый флуоресцентным секвенированием in situ или FISSEQ, позволяет считать все РНК в клетке, одновременно подсчитывая все РНК в соседних клетках. Кроме того, мы получаем трёхмерные координаты для каждой молекулы РНК в каждой клетке.

Фэйи: Это невероятно. Как вы можете использовать этот метод для поиска изменений, связанных со старением?

Чёрч: Предположим, что существует два разных типа клеток, и мы хотим знать, экспрессия каких генов отличает их друг от друга. Мы можем сначала сравнить две клетки, используя FISSEQ, чтобы определить различия в экспрессии генов между ними. Затем мы можем выбрать конкретные различия, которые, по нашему мнению, приводят к тому, что клетки будут разными, и изменить экспрессию конкретных генов в любой из них или в обеих клетках, используя, например, CRISPR, и посмотреть, можем ли мы превратить один вид клетки в другой. Даже если у нас не получится в первый раз, мы можем сделать много предположений о том, какие РНК важны, и как нам их изменить, чтобы у нас всё получилось.

Тот же принцип может быть применён к любой паре клеток. Сравнивая старые клетки с молодыми, мы можем узнать, что делает старую клетку старой, и как превратить её в молодую.

Фэйи: Фантастика.

Чёрч: Одна из проблем в изучении развития и старения организма заключается в том, что это занимает много времени. Но если мы знаем эпигенетическое состояние всех этих разных клеток, то неважно, какая у них разница в возрасте, всего за несколько дней можно перепрограммировать клетку и воспроизвести эффекты десятилетий медленных изменений в теле или вообще обратить их. Поэтому в принципе мы могли бы превратить молодую клетку в старую или старую клетку в молодую, потому что единственная разница между ними – эпигенетика или экспрессия генов.

Фэйи: Какие ещё существуют способы определения важных генных мишеней, позволяющих вмешаться в процесс старения человека?

Чёрч: Есть четыре основных способа найти ключевые гены.

Во-первых, мы можем смотреть на гены, лежащие в основе индивидуальной изменчивости в таких вещах, как низкий риск вирусных инфекций, диабета, остеопороза и т. д. Самый экстремальный пример здесь – сравнить нормальных людей с супердолгожителями, с теми, кто живёт 110 лет и больше. В небольшой группе или даже в одном человеке можно найти уникальные полезные гены.

Существуют сотни генов, которые имеют небольшие эффекты, но затем на конце гауссовой кривой появляется что-то вроде двойного нулевого мутанта по миостатину или пере / недопроизводства человеческого гормона роста. Гены, которые обладают огромным влиянием и полностью перекрывают эффекты небольших экологических и генетических факторов – вот правильный тип гена, который нужно искать.

Второй способ найти генные мишени – взять их из фундаментальных исследований, таких как GDF11 и TFAM, о которых мы говорили ранее.

Третий способ – использовать специальную геномную стратегию, например, мутации тысяч генов один за другим, и смотреть, блокирует ли какая-либо из них старение, или используя метод FISSEQ, который мы обсуждали ранее.

Четвёртым способом определения генных мишеней является сравнение близкородственных видов, один из которых стареет гораздо медленнее другого (например, голые землекопы и крысы).

Независимо от того, где вы получаете свои результаты, вам не нужно беспокоиться о том, что у вас слишком много гипотез. Просто используйте CRISPR, чтобы активировать или ингибировать этот ген-кандидат и искать биомаркеры обращения старения, о которых мы говорили ранее. Идея состоит в том, чтобы увидеть, влияет ли ваше изменение или нет, и усиливает ли оно другие приёмы, успешно проверенные в прошлом.

Фэйи: Итак, если мы увидели что-то необычное в супердолгожителях, мы могли бы создать такое же изменение, например, в нормальной линии клеток человека и наблюдать, появился ли правильный шаблон долголетия.

Чёрч: Да.

Фэйи: Мне рассказал Джеймс Клемент, финансируемый Фондом Продления Жизни, что они делали совместную работу с вами по генетике супердолгожителей, вы могли бы даже взять их модели экспрессии генов, поместить их в мышей и посмотреть, будут ли мыши стареть медленнее.

Чёрч: Верно. Наш протокол, вероятно, будет собирать результаты из четырёх разных источников и сначала проверять их на человеческих клетках. Работая напрямую с человеческими клетками, мы не потратим много лет на мышей, что довольно дорого, лишь затем, чтобы узнать, что приём не работает на людях. Мы можем сделать более дешёвое и более актуальное исследование на клетках человека, подтвердить его на мышах, затем проверить на более крупных животных, а затем у людей. Я думаю, что переход от человеческих клеток к мышам и обратно к людям, скорее всего, спасёт нам время и деньги. Многие системы клеточного тестирования крови становятся все лучше и лучше, например «органы на чипе» или органоиды, которые становятся все более и более привлекательными в исследованиях in vivo.

Устранение проблем при вмешательстве в старение

Фэйи: Может ли высокая специфичность CRISPR устранить побочные эффекты некоторых антивозрастных вмешательств? Например, я работаю над регенерацией тимуса у людей и восстановлением производства Т-клеток с использованием гормона роста. Хотя гормон роста не вызывает рак у взрослых животных или людей, он замедляет репарацию ДНК у животных – эффект, не связанный с его полезным влиянием на регенерацию тимуса.

Чёрч: Таким образом, вы хотите избавиться от его влияния на репарацию ДНК, сохраняя при этом хорошие эффекты.

Фэйи: Да. Если можно использовать CRISPR, чтобы воздействовать прямо на гены, представляющие интерес, и не идти по обычным биохимическим путям, мы могли бы избежать нежелательных эффектов, правильно?

Чёрч: Именно. Вы можете составить список всех мишеней гормона роста и либо выбрать мишени, которые вам нужны, и активировать их выборочно, либо выбрать мишени, которые вам не нужны, и заблокировать их, чтобы вы могли использовать гормон роста, как обычно, но без ингибирования репарации ДНК.

Целесообразность применения CRISPR во взрослом организме

Фэйи: Чтобы обратить вспять процесс старения людей, технология CRISPR в конечном итоге должна применяться во всем теле, а не только в клетках в пробирке. Насколько целесообразно применять технологию CRISPR в живом организме?

Чёрч: Генная терапия может основываться на манипуляциях ex vivo, в которых клетки удаляются из организма, генетически модифицируются, а затем возвращаются в организм или на методах in vivo (внутри тела), в которых, например, модифицированный вирус может быть использован для переноса геной кассеты в разные клетки организма. У каждого из этих методов есть плюсы и минусы.

Существуют вирусные и невирусные системы, которые можно использовать для доставки конструкций CRISPR, они покинут кровеносные сосуды и попадут в ткани. Система доставки может содержать CRISPR, направляющую РНК и донорную ДНК, или в ней может быть CRISPR, направляющая РНК и белковый активатор, и так далее. Но независимо от того, является ли она вирусной или невирусной, общая масса конструкций для редактирования генов, которые нужно доставить, должна быть значительной. Но это не проблема, можно не спешить и доставлять их сериями.

К счастью, существуют дешёвые способы производства биологических препаратов. Цена древесины и даже продуктов питания и топлива, примерно в диапазоне доллара за килограмм. Если бы мы могли сделать килограмм вирусной системы доставки и загрузить её с помощью CRISPR, тогда она может стать достаточно недорогой, чтобы применить её к целому организму.

Фэйи: Да, килограмма бы хватило! Таким образом, вирусная система доставки содержит ген для CRISPR, отдельный ген для направляющей РНК и т. д. Когда он доставляет эти гены в клетку, она производит белки и нуклеиновые кислоты, и все компоненты просто сами собираются в ней, верно?

Чёрч: Да.

Фэйи: Какая система доставки CRISPR лучшая?

Чёрч: Адено-ассоциированные вирусы (AAV) в наше время являются одной из самых лучших систем доставки, потому что их можно нацелить на ткани, отличные от печени (где многие иные системы доставки заканчивают свой путь). Это активная область исследований. Она бурно развивается, и революция CRISPR сделала её ещё более привлекательной.


Фэйи: Насколько специфичным может быть спроектирован вирус для доставки CRISPR только в один вид клеток организма?

Чёрч: На каждую тысячу клеток определённого типа, обычно приходится одна неверная доставка в клетку другого типа, которая не была мишенью. Это вполне неплохо. Кроме того, если у вас есть что-то, нужное для всех клеток, оно должно быть доставлено во все клетки. Даже если у вас есть что-то специфическое, обычно не имеет значение, в какие клетки оно доставляется. Но в тех случаях, когда это важно, вы можете получить правильную доставку около 999 раз из 1000.

Фэйи: Могут ли быть проблемы с одной неверной доставкой из 1000? В целом это все равно вышло бы немало ошибок.

Чёрч: Нужно помнить, что большинство лекарств фактически попадают во все клетки вашего тела. Было бы двойным стандартом сказать, что CRISPR должен быть более специфичным, чем любой предыдущий препарат.

Безопасность также зависит от того, с какой маркой «взрывчатых веществ» вы имеете дело. Как нитроглицерин или тротил. Если вы сделаете безопасность одним из своих главных приоритетов, вы не будете использовать приём, если он может работать неправильно, пока не будете уверены в очень высокой клеточной специфичности.

Фэйи: Ещё очень важно для безопасного использования CRISPR – это не только то, в какую клетку она попала, но и редактирует ли она правильный ген. Насколько точно можно нацелить CRISPR в геноме?

Чёрч: На практике, когда мы представили наш первый CRISPR в 2013 году, его уровень ошибок был около 5%. Иными словами, CRISPR неправильно отредактировал бы 5 клеток из 100. Теперь мы получаем примерно одну ошибку на 6 триллионов клеток.

Фэйи: Это означает, что вероятность серьёзной ошибки теперь настолько низка, что её очень сложно измерить, она намного меньше, чем скорость спонтанных мутаций.

Чёрч: Да. И помимо этого можно использовать небольшие молекулы в качестве условных активаторов, чтобы гарантировать, что предполагаемые изменения происходят лишь в нужных клетках. Сочетание полностью безопасного активатора малых молекул и программируемого нацеливания является беспрецедентным.

Другие проверки также могут быть введены для ещё большей безопасности. Например, когда вирус попадает внутрь клетки, он может принимать дальнейшие решения. Он может по существу спросить: «Я в нужном месте?» – прежде чем действовать. Существует целая область молекулярных логических схем, которые могут применяться во избежание ошибок.


Фэйи: Будет ли доступным по цене обращение старения с помощью такого подхода?

Чёрч: Если вы посмотрите на текущую цену, она выглядит огромной и недоступной. В клинических испытаниях участвует около 2000 генных терапий, но единственная из них, одобренная для использования, стоит более одного миллиона долларов за дозу. Вам нужна всего одна доза, но по этой цене она явно недоступна для большинства людей. Насколько мне известно, это самое дорогое лекарство в истории.

Фэйи: Что это за лекарство?

Чёрч: Оно называется Glybera. Оно лечит панкреатит, редкое генетическое заболевание. Но первое секвенирование генома человека обошлось в 3 миллиарда долларов на геном, а теперь его цена всего 1000 долларов, поэтому я думаю, что снижение цены с одного миллиона до тысяч не будет проблемным.

Фэйи: Ещё одна экономия затрат на вмешательство в процесс старения возникла бы, если бы мы могли значительно замедлить старение, просто изменив 5-10 генов. Это могло бы привести к тому, что общая стоимость снизится до приемлемой.

Чёрч: Верно. Комбинация, нужная чтобы изменить, скажем, триллион клеток во всем теле и 10 000 генов, была бы сложной. Но если вы могли бы изменить лишь часть клеток и генов, то сделали бы её доступнее.

Фэйи: Вы сказали, что терапия CRISPR обладает потенциалом для замены обычных лекарств. Почему?

Чёрч: Большое преимущество CRISPR в том, что он намного лучше, чем обычные процедуры, у него прекрасные возможности по «размещению кнопок управления» там, где в настоящее время нет никаких кнопок. Сейчас вам нужно быть очень везучим, чтобы получить хороший препарат, который будет делать ровно то, что вы хотите, и ничего кроме. С CRISPR мы можем быть намного более точными.

Как много можно исправить за один раз?

Фэйи: Если мы знаем, что делать, и мы можем позволить себе это сделать, как быстро мы можем обратить старение? Как насчёт одновременной модификации, скажем, 10 разных типов клеток в организме, которые вызывают большинство старческих изменений? Могут ли они все быть изменены одновременно?

Чёрч: «Все» – большое слово, но я думаю, что многое может быть изменено сразу. Это можно осуществить с помощью того, что мы называем мультиплексированием, используя смесь вирусов или векторов для доставки, позволяющую сделать много изменений за раз. Но вы можете пойти и медленным путём, начиная с самых приоритетных тканей, а затем перейти к менее приоритетным. Определение того, какие ткани являются высшим приоритетом, может варьироваться в зависимости от наследственности пациента, возможно, что конкретная ткань будет подвергаться более высокому риску старения.

Дорога в клиники: сколько времени это займёт?

Фэйи: Используя ваш самый лучший метод, сколько времени потребуется, чтобы испытание на человеке было возможно?

Чёрч: Я думаю, что это может произойти очень быстро. Возможно, понадобятся годы, чтобы получить полное разрешение на применение, но может потребоваться всего лишь год, чтобы получить разрешение на испытания первой фазы. Испытания GDF11, миостатина и прочих уже велись на животных, как и большое количество исследований CRISPR. Я думаю, что через год или два мы увидим первые испытания на человеке.

Фэйи: Можете ли вы сказать, какими могут быть эти испытания?

Чёрч: Я помог создать компанию под названием Editas, которая занимается методами лечения генома, основанными на CRISPR. Одни из них направлены на редкие детские заболевания, а другие, надеюсь, будут направлены на старение. У нас также есть компания, специализирующаяся на обращении старения, которая будет тестировать эти методы лечения на животных и человеке.

Лечение старения, FDA и модель пищевых добавок

Фэйи: Является ли проблемой тот факт, что FDA не признает старение болезнью?

Чёрч: FDA занимается многими симптомами старения, такими как остеопороз, мышечная дистрофия, сердечные заболевания, когнитивная дисфункция и т. д. Как правило, сложнее доказать превентивный подход, чем эффективность лекарства, которое лечит быстрое и очень опасное заболевание. И поскольку FDA не хочет, чтобы вы делали любые необоснованные заявления о своём здоровье, они должны были взять на себя ответственность за регулирование любого связанного со здоровьем состояния, о котором можно было бы заявить. На самом деле старению не обязано официально быть болезнью.

Фэйи: Было предложено, чтобы FDA просто оценивало безопасность, а не эффективность. Как вы к этому относитесь?

Чёрч: Мне это очень нравится. Интернет, вероятно, избавит нас от неэффективных лекарств. Рынок пищевых добавок – прекрасный пример того, что безопасность – всё, что необходимо для разрешения. Вы можете поставлять пищевую добавку на рынок лишь на основе её безопасности, но вы не можете поставлять рецептурный препарат лишь на основе его безопасности. Должно быть общее правило.

Фэйи: Свобода инноваций и создание пищевых добавок – вот что такое Фонд продления жизни. Они финансируют все мои исследования в области криобиологии, и их пищевые добавки основаны на научных исследованиях. Хорошие следствия свободы и свободной работы.

Чёрч: Это правда. Я просто говорю, что в FDA существует двойной стандарт. Стандарты на пищевые добавки отличаются от стандартов на новые лекарства, отпускаемые по рецепту.

Фэйи: Возможно, если бы это было изменено в пользу стандартов на добавки, у нас было бы гораздо больше лекарств, и всё было бы намного лучше.

Чёрч: Да. Фокусирование внимания на безопасности, вероятно, является правильной моделью.

Фэйи: Спасибо, доктор, за удивительный экскурс в ближайшее будущее!

Об авторах

George Church, PhD – американский генетик, молекулярный инженер и химик. Профессор Гарвардской Медицинской Школы и профессор наук о здоровье в Гарварде и МТИ. Основал Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering и 9 биоинженерных компаний.

Gregory M. Fahy, PhD – криобиолог и биогеролог, вице-президент и главный научный сотрудник в Twenty-First Century Medicine, Inc. Лучший в мире эксперт по криопрезервации и витрификации органов.