Прорыв в исследованиях CRISPR приведет к эффективному редактированию генов

Ученые совершили прорыв в исследованиях CRISPR, который может привести к более эффективному и безопасному редактированию генов, 28 октября пишет журнал Nature Communications.

Напомним, американский ученый обнаружил, что манипуляции с белком Cas9 привели к созданию генной технологии: CRISPR. Это схематично можно пояснить так — это пара молекулярных ножниц, способных резать и редактировать ДНК людей, животных, растений, бактерий и вирусов.

Потенциал CRISPR огромен и охватывает всё: от устранения наследственных болезней до выращивания сельскохозяйственных культур, способных противостоять изменению климата.

Однако, как и у любой другой новой технологии, у CRISPR есть свои проблемы. Одна из главных задач заключалась в том, чтобы сделать технологию максимально эффективной и убедиться, что ножницы режут только там, где это нужно.

Два новых исследования Копенгагенского университета, проведенные совместно с учеными из Орхусского университета, могут помочь решить эти проблемы.

«Мы описали новые механизмы, лежащие в основе CRISPR», — говорит профессор биоинформатики Ян Городкин из департамента ветеринарии и зоотехники.

Ученые теперь могут объяснить, почему некоторые нецелевые фрагменты, то есть непреднамеренные разрезы в других частях генома, более эффективны, чем «целевые» разрезы в намеченном месте. Также они узнали, как разные последовательности ДНК вокруг -target могут повлиять на то, насколько эффективно белок Cas9 разрезает ДНК. Эти знания проложат путь к более эффективному и безопасному использованию CRISPR.

Сегодня CRISPR в контексте медицины в основном используется для изучения того, как гены и лекарства работают в лаборатории, и до сих пор не нашел широкого применения в лечении людей. Однако в долгосрочной перспективе идея состоит в том, чтобы использовать CRISPR для лечения некоторых генетических заболеваний.

В одном из двух новых исследований ученые стремились определить наилучший способ прикрепления направляющей РНК к ДНК, чтобы сделать разрез максимально эффективным, потому что, если разрез недостаточно эффективен, ученые не смогут редактировать ДНК.

«Мы уже знаем, что CRISPR на самом деле не работает, когда связь между направляющей РНК и ДНК слишком слаба. Теперь мы узнали, что слишком сильная связь тоже проблематична, — говорит Городкин. — В обоих случаях генные ножницы слишком слабы и неэффективны».

Затем исследователи определили интервал, в котором связь между направляющей РНК и ДНК не слишком сильна и не слишком слаба, а в самый раз, в результате чего ножницы «становятся идеально острыми».

«Интересно, что это наблюдение также может быть использовано для объяснения того, почему некоторые нецелевые объекты демонстрируют более сильную активность CRISPR, чем их предполагаемые целевые объекты, то есть почему „ножницы острее“ для некоторых нецелевых объектов, чем для целевых», — объясняет Городкин.

Исследование также определило оптимальное положение белка Cas9 для достижения наиболее эффективной работы. Прежде чем Cas9 сможет разрезать ДНК, белок должен связаться с определенной частью цепочки ДНК.

Новые знания о том, как работает CRISPR, облегчат определение правильного положения Cas9 в будущем. Это также должно помочь свести к минимуму количество потенциальных побочных эффектов.

За последние 10 лет ученые сделали большой шаг к тому, чтобы иметь возможность редактировать геном. Сейчас они работают над тем, чтобы сделать методы редактирования лучше, безопаснее и эффективнее.