Исследователи обнаружили, что разделение редактора генов, используемого в традиционной технологии CRISPR, создает более точный инструмент, который можно включать и выключать, со значительно меньшей вероятностью вызвать непреднамеренные мутации генома. Они говорят, что их новый инструмент потенциально может исправить около половины мутаций, вызывающих заболевания.
CRISPR — один из тех научных терминов, которые вошли в повседневный лексикон. Возможно, это одно из крупнейших открытий 21-го века. Инструмент редактирования генов произвел революцию в исследованиях и лечении генетических и негенетических заболеваний. Но основной риск, связанный с технологией CRISPR, — это «нецелевые изменения», а именно неожиданные, нежелательные или даже неблагоприятные изменения в местах генома, отличных от целевого сайта.
Теперь исследователи из Университета Райса разработали новый инструмент редактирования генов на основе CRISPR, который более точен и значительно снижает вероятность нецелевых изменений.
«Наша команда намеревалась создать значительно улучшенную версию, которую можно будет включать или выключать по мере необходимости, обеспечивая беспрецедентный уровень безопасности и точности», — сказал Хунчжи Цзэн, ведущий автор исследования. «Этот инструмент потенциально может исправить почти половину болезнетворных точковых мутаций в нашем геноме. Однако современные редакторы адениновых оснований постоянно находятся во включенном состоянии, что может привести к нежелательным изменениям генома наряду с желаемой коррекцией генома хозяина».
ДНК состоит из двух связанных нитей, которые накручиваются друг на друга. , образуя двойную спираль, напоминающую скрученную лестницу. «Ступени» лестницы состоят из пар оснований, двух комплементарных нуклеотидных оснований, удерживаемых вместе водородными связями: пар аденина (А) с тимином (Т) и цитозина (С) с гуанином (G).
Мутации пар оснований также называются «точечными мутациями» и вызывают тысячи заболеваний. Традиционный CRISPR использует либо редактор оснований аденина (ABE), либо редактор оснований цитозина (CBE) для создания точечных мутаций в нужных сайтах. Здесь исследователи взяли ABE и модифицировали его.
Они разделили ABE на два отдельных белка, которые остаются неактивными до тех пор, пока не будет добавлена молекула сиролимуса. Сиролимус, также известный как рапамицин, представляет собой препарат с противоопухолевыми и иммунодепрессантными свойствами, который используется для предотвращения отторжения при трансплантации органов и лечения определенных типов рака.
“После введения этой небольшой молекулы они разделяются неактивные фрагменты редактора адениновых оснований склеиваются и становятся активными», — сказал Цзэн. «По мере того, как организм метаболизирует рапамицин, два фрагмента разделяются, деактивируя систему».
Исследователи обнаружили, что их новый инструмент разделенного редактирования генов имеет преимущества в дополнение к тому, что он остается активным в течение более короткого периода времени, чем оригинальный, неповрежденный ABE.
«По сравнению с исходным [базовым] редактором наша версия сокращает количество нецелевых изменений более чем на 70 % и повышает точность целевых правок», — сказал Цзэн.
Они протестировали свой метод, нацеливаясь на <Ген i>PCSK9 в печени мыши. Ген PCSK9 вырабатывает белок, который помогает регулировать количество холестерина в кровотоке, поэтому он имеет терапевтическое значение для человека. Упаковав активированный рапамицином расщепленный ABE в вектор аденоассоциированного вируса (AAV), они обнаружили, что он преобразует одну пару оснований A͵T в пару оснований GͳC в гене. Это преобразование особенно полезно, поскольку мутации, при которых G͵C мутирует в пару оснований A͵T, составляют почти 50% одноточечных мутаций, связанных с генетическими заболеваниями человека.
«Мы надеемся увидеть возможное применение нашего инструмента редактирования разделенного генома с более высокой точностью для решения вопросов, связанных со здоровьем человека, гораздо более безопасным способом», — сказал Сюэ Гао, автор исследования.
Результат был опубликован в журнале. Природные коммуникации.
