Новая стратегия повышает эффективность CRISPR-Cas9 для редактирования геномов

Исследователи разработали новую стратегию для улучшения технологии геномного редактирования CRISPR-Cas9. Этот подход позволяет одновременно нацеливаться на несколько генов, что повышает эффективность создания генетических улучшений у широкого круга организмов. Результаты могут помочь в разработке более совершенных сельскохозяйственных культур и лечении генетических заболеваний человека.

Проблема мультиплексного редактирования

Технология CRISPR-Cas9, использующая направляющую РНК (gRNA) и фермент Cas9 для разрезания ДНК в заданной последовательности, стала мощным инструментом в биотехнологии. Однако многие приложения требуют одновременного манипулирования несколькими генами или сайтами-мишенями. Традиционные методы экспрессии нескольких gRNA, основанные на "укладке" отдельных экспрессионных кассет, часто громоздки и неэффективны, создавая "узкое место" для технологии.

Решение: использование системы тРНК

Исследователи во главе с Инином Яном из Университета штата Пенсильвания преодолели это ограничение, использовав собственную систему обработки транспортной РНК (тРНК) растения. Они сконструировали синтетический ген, содержащий восемь тандемных повторов тРНК и gRNA, связанных вместе. Ферменты, обрабатывающие тРНК, точно расщепляли эту конструкцию в месте соединения тРНК-gRNA, эффективно высвобождая несколько gRNA, которые можно одновременно нацелить на множество сайтов.

Результаты и перспективы

Эксперименты на рисе как модельной системе позволили достичь желаемых генетических модификаций с эффективностью более 90%, что превосходит другие существующие методы. Стратегия также была успешно применена на культурах человеческих клеток и других видах растений, таких как картофель и Arabidopsis.

Поскольку система обработки тРНК существует практически у всех организмов, эта стратегия может широко использоваться для повышения возможностей мультиплексного геномного редактирования инструментов CRISPR-Cas. Теоретически возможно связать до 20 или 30 тРНК и gRNA для одновременного редактирования множества генов.