CRISPR: 10 лет трансформации в генетике
За последние 10 лет CRISPR стал революционным инструментом для исследований, обеспечив быстрое, простое и точное редактирование генов.
Первая статья, показавшая, что CRISPR можно использовать для редактирования генов млекопитающих, была опубликована 10 лет назад. С тех пор технология используется в лабораториях по всему миру, тестируется в терапии рака и редких заболеваний, а также для создания более устойчивых к болезням и климату сельскохозяйственных культур.
Что такое CRISPR и для чего его используют?
CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) в природе служит иммунной системой бактерий. Ученые адаптировали его для точного и простого редактирования генов.
CRISPR может находить конкретный участок в цепи ДНК и делать разрез, добавлять, заменять или удалять генетическую «букву» или целое «слово». Продвинутые формы CRISPR позволяют быстро сравнивать больные и здоровые клетки для поиска мишеней.
Применение на людях и этические вопросы
В ноябре 2018 года китайский ученый Хэ Цзянькуй вызвал глобальный скандал, признав, что использовал CRISPR для редактирования эмбрионов и создания «CRISPR-детей».
Основное научное сообщество и компании не работают над редактированием зародышевой линии (герминативных клеток), сосредотачиваясь на соматической терапии. С 2016 года CRISPR используется в клинических испытаниях для лечения пациентов с раком крови. Более поздние исследования тестируют CRISPR для лечения редких заболеваний, вызванных мутациями одного гена.
Как работает CRISPR-Cas9?
В 2012 году биохимики Дженнифер Дудна и Эмманюэль Шарпантье описали, как CRISPR работает как бактериальная иммунная система. Они показали, что белок Cas9 (CRISPR-associated endonuclease 9) действует как ножницы, разрезая ДНК. В 2020 году ученые получили Нобелевскую премию по химии.
«Белок Cas9 для ДНК — это как курсор вашей мыши, которым вы «кликаете» на отрезок текста, который хотите изменить», — пояснил Федор Урнов из Калифорнийского университета в Беркли.
Доставленный в нужное место с помощью РНК, Cas9 разрезает обе цепи ДНК. При восстановлении цепей теряется несколько «букв» генетического текста. Эту способность используют для удаления токсичного гена.
Например, у пациентов с серповидноклеточной анемией с помощью Cas9 делают генетический разрез, позволяющий организму снова производить фетальный гемоглобин. Это вещество, обычно отключаемое в первый год жизни, уменьшает серповидность эритроцитов, вызывающую у пациентов сильную боль и повреждение органов.