Меньше ошибок: придуман способ улучшить технологию редактирования генов CRISPR
Перефразируя классика, не всё спокойно в области редактирования генов. Специалисты уже всерьёз заговорили (и не только заговорили) об испытаниях экспериментальной технологии CRISPR на людях. Между тем исследовательское сообщество столкнулось с рядом широко обсуждаемых научных публикаций, в которых авторы делают предположение, что процесс не является столь безопасным и точным, как считалось ранее.
Но, если учёные хотят перейти к испытаниям технологии на человеке, ошибки недопустимы.
Впрочем, команда специалистов из Техасского университета в Остине утверждает, что выход есть. По их мнению, повысить точность и безопасность процесса позволит замена фермента.
Напомним, что CRISPR – это аббревиатура от Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, что можно перевести как "короткие палиндромные повторы, расположенные группами и разделенные одинаковыми промежутками".
Система CRISPR была "подсмотрена" у бактерий, которые используют эти "молекулярные ножницы" для защиты от вирусов. Её ключевым компонентом является позаимствованный у одноклеточных фермент Cas9. Им управляет короткий фрагмент генетического кода – РНК-гид. Он указывает на нужный участок ДНК, где цепочка и разрезается.
Благодаря этому методу исследователи могут модифицировать геном любого организма – растения, животного и человека, в том числе человеческого эмбриона.
Cas9 считается одной из самых первых легко программируемых молекул, которая была использована для редактирования генов (есть и другие). Но это отнюдь не означает, что данный фермент — самый эффективный, отмечают учёные.
В последнее время всё больше исследователей выявляют проблемы, связанные с точностью Cas9. В частности, речь идёт о том, что Cas9 способен приводить к нецелевым ("побочным" или незапланированным) эффектам.
Рассуждая о том, почему специалисты всего мира продолжают использовать именно Cas9 в своей работе, американские исследователи упоминают банальное упрямство.
"Общая цель [исследователей всего мира] состоит в нахождении лучшего фермента, который дала нам природа. Затем мы должны сделать его лучше, но не взять первый, обнаруженный в результате исторической случайности", — говорит в пресс-релизе соавтор исследования Илья Финкельштейн (Ilya Finkelstein).
Специалисты напоминают о множестве научных работ, предполагающих, что менее известный фермент CRISPR под названием Cas12a может являться более точным, чем ставший традиционным Cas9.
Сравнивания два фермента, авторы новой работы говорят, что работа Cas9 напоминает суперклей, а Cas12a больше похож на текстильную застёжку.
Как говорят авторы работы, и Cas9, и Cas12a нуклеазы полагаются для определения целевой ДНК на направляющую РНК длиной в 20 нуклеотидов. Между тем Cas9 допускает ошибки в последовательности в половине направляющей РНК, тогда как Cas12a допускает ошибки в последовательности только в очень немногих позициях. Такое "халатное отношение" может привести к катастрофическим последствиям, например, неспособности исправить генетическое заболевание (несмотря на огромные трудозатраты врачей), а также превращению здоровых клеток в раковые.
По сути, это означает, что Cas9 с гораздо большей вероятностью будет менее разборчивым в своём стремлении связаться и вырезать нецелевые места, тогда как Cas12a является более "осторожным" при работе с определённой мишенью.
Тем не менее авторы работы не берутся утверждать, что Cas12a является лучшим или более эффективным ферментом для всех случаев редактирования генов. Предыдущие эксперименты показали, что фермент действительно является более точным, но отнюдь не более эффективным для каждой конкретной "мишени" (гена). Специалисты пока не знают, почему для некоторых генов больше подходит Cas9, в то время как для других лучший вариант — Cas12a.
Как бы то ни было, как считают многие специалисты, именно набор различных и разнообразных ферментов CRISPR позволит редактировать любой генетический код.
В будущем учёные из США хотят сосредоточить свою работу на проектировании фермента Cas12a в надежде сделать его похожим на "точный скальпель", способный расщеплять ДНК без ошибок и побочных действий.
Более подробно об уже проделанной работе рассказывается в статье, вышедшей в научном журнале Molecular Cell.
