Ученые изобрели новый метод CRISPR, который «пропускает» целые части в генах

Технология редактирования генов CRISPR имеет огромное значение во многих научных областях, но ее значение может увеличиться еще больше - ученые обнаружили новую технику, которая может оставить определенные участки гена, по сути, «пропуская» их.

Этот новый метод, называемый CRISPR-SKIP, может использоваться для контроля экспрессии и регулировки генов. Для лечения заболеваний, вызванных мутациями в геноме (мышечная дистрофия Дюшенна и болезнь Хантингтона и др.), это открытие может оказаться  бесценным.

Исследовательская группа из Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн отметила, что их новый инструмент улучшает существующие методы CRISPR в определенных ситуациях.

«Учитывая проблемы с традиционным редактированием генов путем разрушения ДНК, мы должны найти способы оптимизации инструментов модификации генов», - говорит одна из команд Пабло Перес-Пинера.

«Это хорошо, потому что мы можем регулировать ген без разрушения геномной ДНК».

Типичный метод CRISPR-Cas9 заключается в нацеливании кусочка ДНК на определенный ген с  разрушаением ДНК в этом месте и связыванием двух частей гена  в новой форме. Это немного похоже на использование пары молекулярных ножниц.

Этот метод был использован с большим успехом, но он не моет быть назван идеальным: разрывы ДНК могут пропустить свои цели, а сломанная ДНК может присоединяться к различным хромосомам, что приводит к непредсказуемым генетическим мутациям.

Действие CRISPR-SKIP заключается в том, чтобы отметить определенные сегменты генов, называемые экзонами, в качестве пробела. Когда клетка транскрибирует ген в РНК, готовый превратиться в белок, этот экзон игнорируется - согласно инструкциям ДНК, отредактированной CRISPR-SKIP.

«Когда клетка рассматривает экзон в качестве некодирующей ДНК, этот экзон не включается в зрелую РНК, и соответствующие аминокислоты из белка эффективно удаляются», - объясняет один из исследователей Майкл Гапинске.

В то время как аминокислоты могут отсутствовать, полученные белки часто могут функционировать как нормальные или частично нормальные. Когда дело доходит до восстановления функции при некоторых генетических заболеваниях, это может быть важно.

И этот метод достаточно хорош по сравнению с существующими методами манипулирования экспрессией генов, так как он изменяет программу ДНК, а это означает, что лечение не требует повторения.

Этот метод еще предстоит испытать на живых организмах, но он работал на ткани человека и мыши в лаборатории, используя раковые и не раковые образцы (некоторые виды рака также можно было бы лечить с помощью CRISPR-SKIP).

В частности, исследователи смогли внести изменения в онкогены, которые могут превратиться в опухоли. Экзоны могут быть пропущены с высоким уровнем эффективности, показывает исследование, и CRISPR-SKIP также может пропускать несколько экзонов в одном гене.

В первые дни ученые заметили некоторые генетические мутации вдали от отредактированных областей, которые необходимо минимизировать. Даже если техника не полностью эффективна, тем не менее, она все равно может быть полезной.

«При мышечной дистрофии Дюшенна достаточно корректировать от 5 до 10 процентов клеток, чтобы достичь терапевтического эффекта», - говорит Перес-Пинера.

«С CRISPR-SKIP мы наблюдали скорость изменений более чем в 20-30% клеточных линий, которые мы изучали».

Возможно, мы получим множество методов редактирования CRISPR, чтобы помогать лечить болезни и избегать мутаций. CRISPR-STOP, который также может быть использован для усечения белков с использованием другого метода генетической блокировки, упоминается исследователями.

На данный момент продолжается исследование, насколько эффективным и полезным может быть CRISPR-SKIP. Как и CRISPR-Cas9, мы должны обязательно убедиться, что технология безопасна до того, как можно будет разработать лечение на ее основе.

«Мы надеемся, что будущие усовершенствования технологий редактирования геномов увеличат специфичность CRISPR-SKIP, и мы сможем начать решать те проблемы, которые стали стимулом к применению генной терапии», - говорит одна из команд Юна Сонга.

Исследование было опубликовано в Genome Biology.

Источник: sciencealert.com

Перевод Николая Мосякина, студента Новосибирского государственного медицинского университета