Новый метод генного редактирования может исправить 89% мутаций

Ученые создали новый метод для редактирования генома, который по точности превзошел CRISPR/Cas9.

ДНК

CRISPR — мощный инструмент для редактирования генома, изобретенный в 2012 году, который все еще имеет недостатки. Однако ученые из Гарвардского университета разработали новый способ — праймированное редактирование, — который, по их словам, обещает превзойти классический метод. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Праймированное редактирование позволяет добавлять или удалять конкретные участки генетической информации, при этом работая только с одной нитью ДНК, а не с обеими. Авторы исследования проверили методику на нескольких клетках человека и мышей, внеся более 175 различных «правок». На базе эксперимента они добавили, а затем вырезали мутации, которые провоцируют развитие серповидно-клеточной анемии, муковисцидоза и болезни Тея — Сакса — это аберрации ДНК, которые предыдущие способы редактирования генома либо не могли исправить, либо делали это неэффективно.

Как заявляют ученые, при праймированном редактировании изменения произошли в большом проценте ячеек и вызвали относительно небольшое количество нецелевых изменений. Авторы работы утверждают, что новая технология способна исправить почти 89% известных патогенных генетических вариаций.

Химик Джордж Черч объяснил, что большинство систем CRISPR основаны на молекулярном комплексе, соединяющем направляющую РНК в определенном месте в геноме с ферментом Cas9, который разрезает обе нити ДНК. Когда клетка пытается восстановить соединение ДНК, ее репарационный механизм может вводить или удалять нуклеотиды. В это время ученые могут воспользоваться неудачным восстановлением, чтобы выбить гены, которые, например, влекут то или иное заболевание.

View this post on Instagram
A team from the Broad Institute of MIT and Harvard has developed a new #CRISPR genome-editing approach by combining two of the most important proteins in molecular biology — CRISPR-Cas9 and a reverse transcriptase — into a single machine.⠀⠀ ⠀⠀ The system, called “prime editing,” is capable of directly editing human cells in a precise, efficient, and highly versatile fashion. Prime editing can make targeted insertions, deletions, and all possible single-letter changes in the #DNA of human cells. It expands the scope of gene editing for biological and therapeutics research, and has the potential to correct up to 89 percent of known disease-causing genetic variations.⠀⠀ ⠀⠀ The team described their work today in a @Nature.research paper, where they also report prime editing’s ability to correct gene variants that cause Tay Sachs disease, requiring the removal of four DNA letters at a precise location in the genome, and sickle-cell anemia, requiring the conversion of a specific T to an A.⠀⠀ ⠀⠀ “A major aspiration in the molecular life sciences is the ability to precisely make any change to the genome in any location. We think prime editing brings us closer to that goal,” said senior author David Liu, Richard Merkin Professor at the Broad Institute and chemistry professor at Harvard. “We’re not aware of another editing technology in mammalian cells that offers this level of versatility and precision with so few byproducts.” Read more through the link in bio. ⠀ #BroadInstitute #science #sciencenews #research
A post shared by Broad Institute (@broadinstitute) on Oct 21, 2019 at 2:02pm PDT

По словам Черча, двунитиевые разрывы ДНК — это «вандализм». Когда фрагмент ДНК пытается восстановить разрыв, порой могут возникнуть нежелательные и даже опасные мутации. «Если CRISPR-Cas9 и другие программируемые нуклеазы похожи на ножницы, а базовые методы похожи на карандаши, то праймированное редактирование можно сравнить с текстовым редактором, способным отыскивать целевые последовательности ДНК и точно заменять их отредактированными цепочками», — сказал второй автор работы, химик Дэвид Лю.

Праймированное редактирование позволяет избежать недостатков предыдущих методов, модифицируя белок Cas9 и направляющую РНК. В итоге измененный Cas9 разрезает одну нить двойной спирали. Для новой последовательности ДНК, которая будет добавлена в геном, потребуется второй белок, присоединенный к Cas9: фермент обратной транскриптазы, который может сделать новую цепь ДНК из РНК-матрицы и вставить ее точно на нужный участок.

Однако, предупреждают ученые, несмотря на низкую вероятность ошибки нового метода (от одного до десяти процентов), им понадобятся еще время и дополнительные исследования, чтобы больше изучить возможные побочные эффекты. И может пройти много лет, пока безопасность, эффективность и жизнеспособность новой технологии будут на сто процентов подтверждены. Кроме того, «если ген трудно редактировать, он останется таковым, независимо от техники», подытожили авторы исследования.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.