Новая версия CRISPR-Cas9 позволяет редактировать гены, разрезая только одну цепь ДНК

Исследователи из нескольких институтов Японии разработали новый метод редактирования генов, который предполагает разрезание только одной цепи ДНК, а не обеих, как в классической системе CRISPR-Cas9. В статье, опубликованной в журнале Science, команда описывает эту технику и её потенциальные преимущества для определённых задач.

Традиционный метод CRISPR-Cas9 позволяет производить относительно простые замены в ДНК. Он включает введение в клетку бактериального фермента Cas9 и шаблонной РНК. Cas9 разрезает обе цепи ДНК в заданном месте, после чего клеточные механизмы репарации, используя предоставленный шаблон, вносят нужные изменения. Однако иногда в процесс вмешиваются другие клеточные механизмы, что может приводить к нежелательным делециям или вставкам.

Чтобы частично решить эту проблему, исследователи объединили Cas9 с деаминазой (ферментом, способным удалять аминогруппу из соединения) из морской миноги. Этот гибридный белок позволяет проводить редактирование на одной цепи.

Команда опробовала два подхода:

1. Использование "мёртвой" нуклеазы Cas9 (nuclease-dead Cas9), полностью утратившей способность разрезать ДНК.
2. Использование никаза Cas9 (nickase Cas9), способной создавать "ник" — разрыв только в одной цепи ДНК.

В обоих случаях модифицированный Cas9 был сшит с активационно-индуцированной цитидиндеаминазой. Эта конструкция позволяла разрезать одну цепь и проводить замены без необходимости предоставлять клетке внешний шаблон для репарации.

После многочисленных тестов команда пришла к выводу, что подход с использованием никаза Cas9 оказался более эффективным. Исследователи также сообщают, что им удалось одновременно вносить изменения в два гена, а добавление ещё одного фермента позволило повысить эффективность метода.

Технику протестировали на образцах дрожжей (поскольку у них нет собственной системы изменения генов) и обнаружили, что она вызывает меньше побочных мутаций, чем обычный CRISPR-Cas9. Учёные предполагают, что метод может оказаться полезным для редактирования генов у других бактерий и типов клеток, особенно склонных к мутациям.