В последние годы вокруг темы редактирования геномов, в первую очередь технологии CRISPR/Cas, поднят настоящий ажиотаж – складывается впечатление, что она действительно очень проста и доступна. На деле же темпы использования этой технологии намного опережают скорость проникновения в суть ее механизмов, что выражается в низкой эффективности и точности метода. Отсюда же ведут свое начало скандалы и споры о допустимости применения этого подхода к человеку. Недавно ученые из Института Фрэнсиса Крика (Великобритания) установили одну из закономерностей, которые позволят повысить предсказуемость результатов геномного редактирования
Главным действующим элементом применяемой ныне системы геномного редактирования CRISPR/Cas является комплекс из так называемой направляющей РНК с белком Cas9, который «позаимствовали» у бактерии – пиогенного стрептококка.
Эта РНК представляет собой синтетическую молекулу нуклеиновой кислоты, которая, как ключ к замку, подходит к тому участку ДНК, который должен быть отредактирован. РНК распознает этот фрагмент и связывается с ним, после чего Cas9 разрывает нить ДНК в месте, отстоящем на три нуклеотида (генетических «буквы») от конца генной мишени. После этого в месте разрыва начинает работу ремонтная репарационная система клетки, и в ходе этого процесса можно направленно заменить участок гена, если доставить в клетку искусственно синтезированную подходящую донорскую молекулу ДНК.
К сожалению, на практике направляющая РНК не всегда точно опознает нужный участок ДНК, в результате чего разрыв может произойти совсем не в том месте, где планировалось. К тому же в процессе «ремонта» в результате случайных вставок или потерь нуклеотидов могут возникать потенциально опасные мутации.
Британские исследователи провели анализ результатов множества экспериментов с использованием системы CRISPR, направленных на редактирование около 1,5 тыс. мишеней в 450 генах человеческого генома. Выяснилось, что результат редактирования во многом зависит от нуклеотидов, расположенных непосредственно вблизи места разреза. Особенно важен нуклеотид, четвертый по счету от точки разрыва: если это будет аденин – точность редактирования будет высокой, в случае же гуанина будет высок риск нежелательных перестроек.
Таким образом, сам подбор места разреза целевого фрагмента ДНК с учетом его нуклеотидного окружения сделает редактирование генома намного более предсказуемым, а значит, более безопасным и перспективным.
Понравился материал? Не забудьте поставить лайк и подписаться!
Фото: комплекс из направляющей РНК и белка Cas9 расщепляет молекулу ДНК в строго определенном месте. https://vimeo.com