Биологи объяснили, как работает «безошибочный CRISPR»
Logo
Cover

Новый инструмент генного редактирования представили еще летом. Теперь ученым удалось рассмотреть его работу на уровне отдельных молекул. Исследование подтвердило, что эта технология намного превосходит традиционный CRISPR и по точности редактирования, и по безопасности.

Несколько лет назад технология генного редактирования CRISPR произвела настоящий фурор среди биологов. Однако эйфория постепенно улеглась, и исследователи обратили внимание на многочисленные недостатки «генетических ножниц», в том числе неточность исправлений и высокий риск нецелевых мутаций.

С тех пор многие команды пытаются усовершенствовать CRISPR или найти ему замену. Летом этого года свое решение представили специалисты из Колумбийского университета: инструмент генного редактирования INTEGRATE.

Подобно CRISPR, новая технология позаимствована у бактерий. За ее основу взят «прыгающий ген» возбудителя холеры Vibrio cholerae. Для таких генов, которые биологам известны как транспозоны, характерна способность самостоятельно вырезать себя из генома и вставлять на новое место, не разрезая нить ДНК.

INTEGRATE работает по сходному принципу. Инструмент позволяет вставлять в геном большие фрагменты ДНК, не нарушая ее целостности.

Это исключает ошибки, которые может сделать клетка при восстановлении разрезов. Кроме того, INTEGRATE можно использовать в клетках, которые плохо справляются с репарацией ДНК — например, в нейронах.

В ходе нового исследования, о котором рассказывает Science Daily, ученые с помощью криоэлектронной микроскопии проанализировали работу INTEGRATE на уровне отдельных молекул. Оказалось, что белковый комплекс состоит из двух основных секций. Большая, получившая название Cascade, несет направляющую РНК и ищет соответствующий ей участок генома. Обнаружив совпадение, она пропускает нить ДНК сквозь белки комплекса TniQ и рекрутирует другие ферменты для вставки нужной последовательности.

Как обнаружили исследователи, TniQ не работает отдельно от Cascade. Это гарантирует, что генетический фрагмент будет вставлен лишь в тот участок генома, который совпадает с гидовой РНК.

В целом, характеристики INTEGRATE делают его весьма перспективным кандидатом на роль преемника CRISPR. Авторы планируют продолжить его изучение и в конце концов представить методы генной терапии, основанные на использовании нового инструмента.

Еще одну замену CRISPR представили исследователи из Гарварда из Массачусетского технологического института. Методика праймированного редактирования переписывает гены намного точнее существующих аналогов. По оценке ученых, она может избавить от множества болезнетворных мутаций.