CRISPR-Cas3: "ДНК-шредер" для генной терапии

За последнее десятилетие редактирование генов CRISPR-Cas9 произвело революцию в науке. Эта система разрезает ДНК в заданном месте, определяемом РНК-гидом с комплементарной последовательностью. Фермент Cas9, связанный с гидом, разрезает ДНК, что позволяет инактивировать или модифицировать гены.

Система CRISPR — это естественный иммунный механизм бактерий и архей, который эволюционировал более миллиарда лет назад. "Она борется с вирусами, разрезая и измельчая их геном на части", — объясняет Айлонг Ке (Ailong Ke), молекулярный биолог и генетик. Его лаборатория изучает механизмы работы CRISPR-Cas с помощью передовых методов, таких как криоэлектронная микроскопия и рентгеновская кристаллография.

Сила CRISPR-Cas3

В то время как Cas9 получил широкую известность, лаборатория Ке исследует его более сложного "кузена" — CRISPR-Cas3. Почти 50% известных природных систем CRISPR-Cas используют именно Cas3.

"Cas3 имеет другой состав и активность, чем Cas9, — говорит Ке. — Он не только разрезает ДНК, но и измельчает ее на кусочки. Способность Cas3 полностью стирать вирусный геном, вероятно, способствовала его популярности среди бактерий".

Несмотря на мощь, CRISPR-Cas3 редко используется для редактирования генома из-за своей сложности. "Его трудно приручить для работы в клетках человека", — отмечает Ке. Изучив систему в пробирках, лаборатория установила сотрудничество с экспертами (включая Янь Чжана из Мичиганского университета) для применения CRISPR-Cas3 в клетках человека. Это открывает путь для потенциального лечения генетических заболеваний и уничтожения вирусов, таких как герпес и гепатит B.

"Нам еще предстоит преодолеть множество препятствий, например, как доставить наш инструмент CRISPR-Cas3 в клетки и обеспечить его эффективность и безопасность", — говорит Ке.

Перспективные применения

Лаборатория рассматривает несколько направлений для CRISPR-Cas3:

1. Уничтожение вирусных геномов.
2. Против рака в рамках персонализированной медицины.

"Мы нацеливаемся на специфические мутации в раковых клетках, чтобы добиться излечения. Если наш подход окажется успешным, это будет действительно значимое исследование", — заявляет Ке.

Он вспоминает, что в 2008 году о CRISPR было опубликовано всего около 30 статей, а сегодня их десятки тысяч. "Когда мы наконец начали понимать механизмы, результат превзошел наши самые смелые ожидания", — заключает ученый.