Подготовила Елена Клещенко
На сегодня метод CRISPR-Cas9 отлично портит гены (это тоже полезно: инструмента для выведения из строя определенного гена экспериментаторы ждали с нетерпением). Менее успешно он исправляет ошибки, например точечные мутации. Работает система CRISPR-Cas9 следующим образом: специально синтезированная гидРНК (гРНК), комплементарная определенному участку ДНК, закрепляет на этом участке нуклеазу, чаще всего Cas9. Нуклеаза — фермент, разрезающий ДНК. А склеивают ее после этого, вставляя правильный участок вместо вырезанного, клеточные механизмы репарации, но они не всегда работают идеально и могут вносить новые ошибки. Между тем исправление вредных мутаций — одно из самых важных потенциальных применений CRISPR-Cas.
Новые орудия для редактирования хороши тем, что не расщепляют дезоксирибозофосфатную цепь (или рибозофосфатную, в случае РНК), а исправляют азотистое основание. Дэвид Лю из Гарварда и его соавторы использовали «мертвую» (dead) Cas9, или dCas9, — она связывается с ДНК, но не разрезает обе нити. Модификацию вносит другой фермент, созданный на основе фермента кишечной палочки TadA, — он превращает азотистое основание аденин (А) в инозин I. Буквы I в ДНК нет, и механизмы репарации либо копирования ДНК переправляют ее на G — гуанин. (Для этого еще необходимо, чтобы Cas9, не совсем мертвая, сделала разрыв в неотредактированной нити.) Таким образом, пара нуклеотидов А-Т заменяется на G-C. Это серьезное достижение. «Снимаю шляпу перед ними», — сказал об авторах работы известный генетик Джордж Черч.
Буквы в ДНК корректировали и раньше: в 2016 году Лю с соавторами опубликовал статью об инструменте для замены цитозина С на тимин Т, которую производил прикрепленный к Cas9 фермент APOBEC1 (в итоге пара С-G заменялась пару на Т-А). Но причиной человеческих наследственных заболеваний чаще бывает А на месте G, и эту ошибку теперь научились исправлять.
Фэн Чжан (Feng Zhang), один из «отцов» CRISPR-Cas9, вместе с соавторами создал орудие для редактирования РНК. Исследователи взяли другую «мертвую» нуклеазу, dCas13, и природный фермент ADAR, исправляющий в РНК А на I. Дальнейших изменений не требуется, исправленная РНК воспринимается клеточной машинерией так, как будто на этом месте стоит G. Эту систему авторы назвали RNA Editing for Programmable A to I Replacement (REPAIR). По их мнению, редактирование РНК — перспективный терапевтический метод. Мишенью терапии могут стать и мРНК, передающие информацию от генов к белкам, и регуляторные РНК. Логично предположить, что редактирование короткоживущих молекул РНК окажется безопаснее, чем редактирование ДНК.
«Было бы и недальновидно с научной точки зрения, и стратегически некорректно делать вывод, что редактирование оснований может стать лучшим способом генной терапии человека, — отмечает Лю. — Уже ясно, однако, что теперь в игре мощная альтернатива стандартному CRISPR».
Источники
Nicole M. Gaudelli, David R. Liu et al. // Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage // Nature, published online 25 Oct 2017, DOI: 10.1038/nature24644
David B. T. Cox, Feng Zhang et al // RNA editing with CRISPR-Cas13. // Science, published online 25 Oct 2017: eaaq0180, DOI: 10.1126/science.aaq0180
Показать все 0 комментария