Новый метод генного редактирования может исправить 89% мутаций

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.

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.