Учёные обнаружили механизм, нарушающий редактирование генов CRISPR-Cas9

Исследователи из Делфтского технического университета выявили механизм, вызывающий нежелательные мутации при неправильном использовании инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9. Это может привести к активации "спящих" генов, что потенциально опасно. На основе открытия учёные составили чек-лист, использование которого делает редактирование генов безопаснее.

Проблема в гетерозиготности

Клетки человека, как и многих организмов, содержат две почти идентичные копии каждой хромосомы (от каждого родителя) с небольшими вариациями. Исследователи обнаружили, что это может создавать проблемы в сочетании с CRISPR-Cas9.

"Когда CRISPR-Cas9 нацелен на одну хромосому у гетерозиготных организмов, таких как люди, активируется естественный механизм репарации", — говорит исследователь доктор Жан-Марк Даран. — "Оказалось, что этот механизм использует другую копию хромосомы в качестве шаблона для восстановления своей ДНК".

Сбой редактирования

Обычно белок Cas разрезает ДНК в целевой точке, после чего клетка должна восстановить ДНК, используя введённую новую генетическую последовательность. Однако восстановление с использованием другой хромосомы происходит гораздо эффективнее, поэтому использование целевого фрагмента ДНК почти никогда не происходит.

Хуже того, может произойти потеря гетерозиготности, что имеет серьёзные последствия для здоровья. Например, могут активироваться "спящие" болезнетворные гены, в том числе гены, способные вызывать рак.

Случайное открытие

Открытие было сделано случайно. Аспирант Артур Гортер де Врис пытался удалить определённый ген у пивных дрожжей, но не мог подтвердить успех операции и заметил необычное поведение клеток. Оказалось, что клетки дрожжей использовали другую копию целевой хромосомы в качестве шаблона для восстановления ДНК.

Условия и решение

Вредный механизм активируется только у гетерозиготных организмов и только если редактируется одна хромосома, а не обе. Учёные создали руководство по безопасному редактированию ДНК у таких организмов. Результаты исследования, включая руководство, опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.