Новый инструмент CRISPR нацелен на РНК в клетках млекопитающих
Исследователи из Broad Institute MIT и Гарварда продемонстрировали, что система редактирования на основе CRISPR может разрезать и связывать РНК в клетках млекопитающих. В статье, опубликованной на этой неделе в Nature, команда использовала CRISPR-Cas13 (который эти же исследователи помогли открыть) для снижения уровня РНК и её «метки» с целью визуализации и отслеживания внутри клеток. Ранее CRISPR-Cas13 использовали для нацеливания на РНК в бактериальных клетках, но доказательство безопасной и эффективной работы системы в клетках млекопитающих стало критическим шагом к её применению для изучения биологии и болезней человека.
Наличие такого программируемого инструмента для модуляции РНК в клетках млекопитающих открывает новые возможности для изучения функций клеток и, потенциально, для разработки более безопасных терапевтических средств. В отличие от редактирования ДНК, которое вносит постоянные изменения в геном клетки, нацеливание на РНК позволяет исследователям вносить временные изменения, регулируя количество белка, производимого геном, а не полностью останавливая его производство.
«Даже имея хорошие инструменты для удаления генов, мы всё ещё сталкиваемся со многими ограничениями, затрудняющими изучение функции генов, — объясняет соавтор Омар Абудайе. — Cas13 позволяет снизить уровень экспрессии гена, не устраняя его полностью, что полезно для изучения генов и может предложить менее токсичный терапевтический подход к коррекции генетических заболеваний».
Команда под руководством учёных из лаборатории Фэна Чжана протестировала ферменты Cas13 из пятнадцати различных микроорганизмов, чтобы найти наиболее подходящий — из Leptotrichia wadei (LwaCas13a). Использование LwaCas13a позволило им разрезать специфичные участки в целевой РНК с большей точностью, чем у текущего предпочтительного инструмента для нокдауна РНК — РНК-интерференции (RNAi). Хотя RNAi может быть полезным инструментом, она часто приводит к нежелательным побочным эффектам, затрудняющим интерпретацию экспериментов. Такие побочные эффекты были значительно снижены при использовании Cas13.
Команда Чжана также продемонстрировала, что так называемый «мёртвый» вариант Cas13, который связывает РНК, но не разрезает её, можно комбинировать с яркими флуоресцентными «метками» для визуального отслеживания целевой РНК при её движении внутри клетки.
«Наша работа по инжинирингу Cas13 для связывания и визуализации транскриптов показывает перспективность этой платформы для разработки более широкого набора инструментов мониторинга и манипуляции РНК», — добавляет соавтор Джонатан Гутенберг.
Исследователи отмечают, что естественная способность CRISPR-Cas13 связывать РНК также делает его более простым в использовании по сравнению с другими технологиями, которые требуют от исследователей модификации генома организма для создания сайта связывания. Эти особенности могут сделать CRISPR-Cas13 ключевым дополнением к инструментарию биологов для изучения функции генов; исследователи могут получить инструменты CRISPR-Cas13 через некоммерческий репозиторий плазмид Addgene.