Менее подверженный ошибкам метод редактирования ДНК мог бы исправить гораздо более вредные мутации, чем это было возможно ранее.
Эндрю Ансалоне был неспокоен. Это было поздней осенью 2017 года. Год шел на убыль, как и его докторантура в Колумбийском университете. Пытаясь понять, что же было дальше в его жизни, он отправился на долгие, усыпанные листьями прогулки в Вест-Виллидж. Однажды вечером, когда он шел по Гудзон-Стрит, его желудок был наполнен кофе La Colombe, а разум - бумагами для редактирования генов Crispr , идея начала пузыриться через кофе в его мозгу.
Crispr, при всей своей точности отсечения ДНК, всегда был лучшим в ломке вещей. Но если вы хотите заменить дефектный ген здоровым, все становиться еще сложнее.
В дополнение к программированию части направляющей РНК, чтобы сказать Crispr, где вырезать, вы должны предоставить копию новой ДНК, а затем надеяться, что ремонтное оборудование клетки установит ее правильно. Ансалоне задавался вопросом, был ли вместо этого способ объединить эти две части, так что одна молекула сказала Crispr, где вносить свои изменения и какие изменения делать. Вдохновленный, он поплотнее закутался в пальто и поспешил домой в свою квартиру в Челси, рисуя и Гугля до поздней ночи, чтобы посмотреть, как это можно было бы сделать.
Проводное руководство по Crispr
Несколько месяцев спустя его идея нашла свой дом в лаборатории Девида Лю, широкого Института химика, который недавно разработал множество более хирургических систем Crispr , известный как базовые Редакторы. Anzalone присоединился к лаборатории Лю в 2018 году, и вместе они начали проектировать создание Crispr, мельком увиденное в воображении молодого пост-дока. После долгих проб и ошибок они пришли к чему-то еще более мощному. Система, которую лаборатория Лю окрестила "первичным редактированием", впервые может производить практически любые изменения—добавления, удаления, замены любой отдельной буквы на любую другую—без разрыва двойной спирали ДНК. “Если Crispr-Cas9 похож на ножницы, а базовые Редакторы похожи на карандаши, то вы можете думать о простых редакторах, которые будут похожи на текстовые процессоры”, - сказал Лю журналистам на пресс-брифинге.
Почему это так важно? Потому что с такой тонкой командой генетического кода, простое редактирование могло бы, согласно расчетам Лю, исправить около 89 процентов мутаций, которые вызывают наследуемые болезни человека.
Работая в культурах человеческих клеток, его лаборатория уже использовала основные редакторы для исправления генетических сбоев, которые вызывают серповидно-клеточную анемию, муковисцидоз и болезнь Тая-Сакса. Это всего лишь три из более чем 175 правок, опубликованных сегодня группой в научной статье , опубликованной в журнале Nature.
Работа “имеет сильный потенциал, чтобы изменить способ редактирования клеток и быть трансформирующим", говорит Гаэтан Бурджио, генетик из Австралийского национального университета, который не был вовлечен в работу, в электронном письме. Он был особенно впечатлен диапазоном изменений, которые делает возможным простое редактирование, включая добавление до 44 букв ДНК и удаление до 80. "В целом, эффективность редактирования и универсальность, показанные в этой статье, замечательны.”
Классический Crispr , наиболее широко используемый инструмент редактирования генов в ротации, состоит из двух частей: фермента расщепления ДНК под названием Cas9 и нити направляющей РНК, которая по существу говорит: “вырезать здесь, но не здесь."Другие ферменты могут быть направлены на разные вещи, например, сидеть на гене, чтобы отключить его, или немного распаковывать ДНК и выбирать одну букву за другой.
Главный редактор Ансалоне немного другой.
Его фермент на самом деле состоит из двух слитых вместе молекул, которые действуют как скальпель в сочетании с чем—то, называемым обратной транскриптазой, которая преобразует РНК в ДНК.
Его руководство по РНК также немного отличается: он не только находит ДНК, нуждающуюся в фиксации, но и несет копию редактируемого текста. Когда он находит свою ДНК-мишень, он делает маленький надрез, и обратная транскриптаза начинает добавлять скорректированную последовательность ДНК буква за буквой, как ударники на пишущей машинке. В результате образуются два избыточных лоскута ДНК—исходная и отредактированная нить. Затем машина ремонта ДНК клетки налетает, чтобы вырезать оригинал (помеченный как это с этим маленьким ником), постоянно устанавливая желаемое редактирование.