Редактирование генов человека путём изменения ДНК за последнее десятилетие значительно усовершенствовалось. Современные инструменты, такие как CRISPR/Cas9, являются чрезвычайно мощными, но обладают рядом недостатков, связанных с неточностью, высоким уровнем ошибок и некоторыми ограничениями. Новый инновационный инструмент для редактирования генов, разработанный группой учёных из Гарвардского университета, способен вносить чрезвычайно точные изменения в ДНК, открывая новую эру манипуляций с генами.
Исследование под руководством Эндрю Анзалоне (Andrew Anzalone) и Дэвида Лю (David Liu), опубликованное в журнале Nature, описывает новый метод, получивший название «prime editing» (праймированное редактирование). Они использовали его в серии экспериментов с клетками человека и мыши, выполнив 175 различных изменений ДНК с невероятной точностью и, что не менее важно, с гораздо меньшим уровнем ошибок, чем предыдущие технологии редактирования генов. Чтобы продемонстрировать это, учёные исправили мутации, вызывающие два генетических заболевания человека – серповидно-клеточную анемию и нейродегенеративную болезнь Тея-Сакса. Необходимые изменения, внесенные в ДНК, обратили вспять эти генетические мутации.
Авторы данного метода предполагают, что их разработка может быть эффективной против 89% патогенных генетических мутаций человека, а это почти 67 тыс. различных вариаций.
CRISPR – несомненно, мощный инструмент, но очень грубый. Это настоящие «молекулярные ножницы», которые просто разрезают ДНК в нужном месте, после чего клетка может соединить обе части или вставить «заплатку». Базовые редакторы более точные, их иногда называют «молекулярными карандашами» из-за способности стирать одну из четырёх букв генетического алфавита ДНК (A,C,T,G) и вписывать другую, чтобы исправить мутацию. Такие инструменты не режут двухцепочечную ДНК, как это делает CRISPR. Это повышает точность, но требует больших затрат – они не обладают универсальностью и работают только в определённых обстоятельствах.
Праймированные редакторы не являются ни «ножницами», ни «карандашами». Это более продвинутые инструменты, которые подобно текстовому редактору могут искать целевые последовательности ДНК и точечно заменять их отредактированными последовательностями ДНК. Одним из ключевых улучшений нового метода является отсутствие ошибочных вставок во всех экспериментах, проводимых командой исследователей. Кроме того, он универсальный, система справляется с любыми заменами нуклеотидов и другими нарушениями последовательности гена. Точность праймированного редактирования также связана с тем, что все изменения осуществляются в три этапа подтверждения. Если на каком-то из них есть неточности, процесс завершается.
Дэвид Лю считает, что новый метод редактирования генов не должен конкурировать с CRISPR-Cas9 или другими редакторами – все они должны работать вместе, поскольку у каждого есть сильные и слабые стороны. Авторы исследования также полагают, что редактирование ДНК длинной более 80 нуклеотидов с помощью нового метода может оказаться менее эффективным, так как эксперименты проводились с фрагментами до 44 нуклеотидов. Однако главная проблема остаётся в том, как доставить праймированный редактор в клетки человека. Над этим учёные сейчас активно работают.
Источник: Сnet