Система генного редактирования CRISPR-Cas9 позволяет вырезать и заменять определенные участки ДНК. Эта методика уже активно используется в биотехнологиях и сельском хозяйстве, однако ее применение в медицине ограничено из-за риска нецелевых мутаций.

Исследователи из Гарварда и Массачусетского технологического института в статье для Nature предложили иной подход к исправлению генетических ошибок — праймированное редактирование.

Они добавили к ферменту Cas9 два новых компонента — позаимствованный у вируса белок обратную транскриптазу и специальную гидовую РНК (pegRNA).

РНК направляет фермент к нужной части генома, после чего он разрезает одну нить ДНК — а не две, как при стандартном CRISPR. Кроме того, данная РНК содержит информацию о последовательности, которую необходимо вставить на место разреза. Эту работу выполняет обратная транскриптаза. В итоге появляются две копии одного гена — старая и новая. Одну из них удаляют собственные системы репарации клетки, причем в половине случаев сохраняется отредактированный вариант. Затем разрезанная нить сшивается.

Чтобы исправить вторую цепочку ДНК, Cas9 разрезает ее в нужном месте. Затем внутриклеточные системы репарации самостоятельно залечивают разрез, используя в качестве образца уже отредактированную копию.

По словам ученых, такой подход намного точнее стандартного CRISPR и всех других методов генного редактирования.

Испытания и перпективы

Точность работы подтвердили эксперименты на нейронах мышей и различных клетках человека. Система успешно удаляла из генома фрагменты длиной до 80 нуклеотидов и заменяла их на последовательности длиной до 44 нуклеотидов.

Успешное редактирование происходило в 20-50% случаев. Для сравнения, обычный CRISPR в аналогичных экспериментах срабатывает лишь в 10% случаев.

В частности, авторам удалось исправить мутации, ответственные за серповидноклеточную анемию и болезнь Тея-Сакса. В первом случае понадобилось заменить один нуклеотид, а во втором — удалить четыре.

Предполагается, что новый метод позволит справиться с 89% вредоносных генетических вариаций.

Команда планирует продолжить исследования, чтобы отследить возможные последствия применения нового инструмента. Только после этого можно будет начать клинические испытания технологии в медицинских целях.

Футуролог Джейми Метцль уверен, что инструменты редактирования генома будут становится все более совершенными. И вскоре люди впервые смогут управлять собственной эволюцией.