Анти-CRISPR для редактирования генов
Исследователи открыли способ программировать клетки для подавления активности CRISPR-Cas9. Ранее белки-"анти-CRISPR" были выделены из вирусов, инфицирующих бактерии, но теперь учёные из Университета Торонто и Медицинской школы Университета Массачусетса сообщают о трёх семействах белков, которые отключают системы CRISPR, используемые именно для редактирования генов. Работа, опубликованная 15 декабря в журнале Cell, предлагает новую стратегию для предотвращения нежелательных изменений при использовании технологии CRISPR-Cas9.
"Возможность контролировать CRISPR позволяет иметь больше уровней контроля над системой и включать или выключать её при определённых условиях, например, в зависимости от места работы в клетке или момента времени", — говорит ведущий автор Алан Дэвидсон.
Ингибиторы CRISPR — естественный побочный продукт эволюционной "гонки вооружений" между вирусами и бактериями. Бактерии используют CRISPR-Cas-комплексы для нацеливания и разрезания генетического материала вторгающихся вирусов. В ответ вирусы выработали белки, которые при заражении могут быстро связываться с системами CRISPR-Cas бактерии-хозяина, нейтрализуя их действие.
Белки-анти-CRISPR привлекательны для экспериментов, поскольку предлагают одно из решений для предотвращения потенциальных побочных эффектов (off-target effects). Исследования на мышах показали, что такие ошибки при использовании CRISPR-Cas9 могут быть редкими, но даже случайная ошибка может стать серьёзной проблемой при терапевтическом применении у людей.
"CRISPR-Cas9 в побочных клетках, тканях или органах в лучшем случае бесполезен, а в худшем — представляет риск для безопасности", — говорит соавтор Эрик Дж. Сонтхаймер. — "Но если бы можно было создать выключатель, который удерживает Cas9 неактивным везде, кроме целевой ткани, то специфичность воздействия улучшится".
"Осознание того, что у нас есть предохранительный клапан, позволит разработать гораздо больше способов применения CRISPR", — добавляет соавтор Карен Максвелл. — "Те вещи, которые ранее могли считаться слишком рискованными, теперь могут стать возможными".
Хотя работа будет представлять большой интерес для тех, кто изучает редактирование генов и "генный драйв" (gene drives), команда Дэвидсона также стремится продолжить изучение биологии взаимодействия бактериальных CRISPR и вирусных анти-CRISPR.
"Мы не ставили целью найти анти-CRISPR, мы просто пытались понять, как фаги встраиваются в геномы бактерий, и наткнулись на то, что, как я думаю, будет важным для биотехнологий", — говорит Дэвидсон.