Генетики Института Гладстона и Калифорнийского университета разработали метод генетического редактирования, который позволяет заменять в клетке целые гены. А за один прогон можно редактировать до миллиарда клеток.
Главным подходом в методе редактирования генома CRISPR-Cas9 было (и до сих пор остается) использование «вирального вектора». Суть его в следующем. Для доставки генетического материала в клетку используется вирус. Он прекрасно приспособлен для того, чтобы проникать в клетку. Генетики удаляют из вируса всю его вредоносную «начинку» и вставляют в него механизм редактирования генома — CRISPR-Cas9. Вирус доставляет генетический механизм в ядро клетки, и CRISPR-Cas9 редактирует ДНК. Например, удаляет участок, содержащий генетический сбой и вставляет небольшой фрагмент нормальной ДНК (фрагмент всегда короткий — безошибочно заменить целый ген не удается). Однако этот метод далеко несовершенен и труден в использовании. На этот раз ученым удалось обойтись без вируса и при этом заменить в ДНК целый ген. Генетики разработали метод, который позволяет вводить в клетку длинные последовательности ДНК точно в нужное место генома без использования вируса.
Чтобы отказаться от вирусной доставки, необходимо создать искусственный механизм проникновения в клетку. Этого удалось добиться в 2019 году, когда генетики научились «раздвигать» клеточную мембрану, не повреждая клетку.
Другим важным шагом стал отказ от доставки двухцепочечной (то есть, обычной) ДНК. Оказалось, что раствор, содержащий обычную ДНК, — крайне токсичен для клеток. А вот одна цепочка на клетки не влияет. Генетики сконструировали одноцепочечную ДНК с короткими двухцепочечными концами, к одному из которых «приклеен» белок Cas-9, который и «режет» целевую ДНК (ту, в которую нужно внести изменения). Все это позволило запустить редактирование сразу миллиарда клеток.
Первое применение нового метода, которые намерены реализовать генетики, — это лечение миеломы, рака костного мозга. Для этого соответствующим образом будут отредактированы Т-клетки пациента, чтобы они уверенно находили и уничтожали раковые клетки.