Ученые из Иллинойского университета (США) продемонстрировали, почему метод генного редактирования CRISPR не работает в 15% случаев. Команда доказала, что это связано с постоянным соединением фермента Cas9 с ДНК на месте разреза. Это блокирует доступ для восстановительных ферментов.

CRISPR — инструмент для редактирования генов, который позволяет вырезать нежелательные гены или генетический материал из ДНК и иногда добавлять желаемую последовательность или гены. CRISPR использует фермент Cas9, который действует как ножницы для вырезания нежелательной ДНК. Когда разрезы выполнены по обе стороны от ДНК, подлежащей удалению, клетка либо инициирует восстановление, чтобы склеить два конца цепи ДНК обратно вместе, либо умирает.

Исследуя этот механизм, ученые обнаружили, что на участках с бракованным Cas9 оставалась связь с цепью ДНК, которая не позволяла клетке инициировать процесс восстановления. При этом «застрявший» Cas9 также ограничивал эффективность метода CRISPR, поскольку не мог продолжать выполнять дополнительные разрезы ДНК, сообщается на сайте университета.

Важным открытием стал и последовательный выбор одной из цепи ДНК для Cas9 во время редактирования генома. Это заставило РНК-полимеразы сталкиваться с Cas9 и сбивать его с траектории.

«Мы были шокированы, что простой выбор ДНК-цепи имел такое сильное влияние на редактирование генома. Раскрытие механизма этого феномена позволяет понять, как взаимодействие Cas9 с геном может привести к неудаче», — говорит ведущий автор исследования Райан Кларк.

Взаимодействие между Cas9 и цепью ДНК теперь точно можно назвать самым медленным этапом процесса редактирования. Так что изменения на этом этапе могут сильно влиять на общую продолжительность редактирования генома.

«Если мы сможем сократить время взаимодействия Cas9 с цепью ДНК, которое теперь можно осуществить с помощью РНК-полимеразы, мы сможем ограничить влияние побочных эффектов для пациента», — предположил исследователь Брэдли Меррилл.

Другим аргументом против CRISPR стал новый метод генного редактирования на основе пептидов нуклеиновых кислот. В отличие от CRISPR, новая технология генного редактирования не разрезает ДНК, а просто связывается с ней и восстанавливает повреждение.