Универсальный ремонтный набор повышает точность CRISPR-редактирования генов

Технология CRISPR-Cas9 произвела революцию в редактировании генов. Однако, хотя она надёжно находит и разрезает целевой участок ДНК, последующее исправление этого разреза часто происходит с ошибками. Уровень ошибок до 50% — серьёзная проблема при исправлении опечаток в ДНК, вызывающих генетические заболевания.

Команда исследователей под руководством Кришану Сахи из Университета Висконсин-Мэдисон представила менее подверженный ошибкам метод, опубликованный в журнале Nature Communications.

Новый метод повышает вероятность точного переписывания последовательности ДНК в 10 раз по сравнению со стандартным CRISPR. Высокой точности удалось достичь благодаря использованию молекулярного клея — РНК-аптамера, который собирает и доставляет полный ремонтный набор CRISPR к месту разреза ДНК.

"Набор предоставляет не только молекулярные ножницы, но и правильный шаблон для клеточных механизмов, чтобы исправить разрез ДНК", — говорит Саха. "Поскольку РНК-аптамер прочный и стабильный, всё необходимое доставляется в нужное место клетки за один раз".

В стандартной технологии CRISPR в клетку доставляются белок Cas9 (ножницы) и направляющая РНК. После разреза ДНК клетка заделывает разрыв с помощью доступных шаблонов. Новый метод обеспечивает более точное редактирование, присоединяя желаемые шаблоны к комплексу Cas9/РНК с помощью молекулярного клея.

Преимущества метода

• Неклинические компоненты: Готовый набор содержит только невирусные реагенты, что упрощает производство и снижает риски для будущего клинического применения.
• Гибкость: Присоединение РНК-аптамера проще, чем модификация белка Cas9, и обеспечивает большую гибкость.
• Модульность: К набору можно добавлять другие биомолекулы, как дополнительные блоки LEGO.

Пример такого "блока" — флуоресцентные метки, позволяющие легко идентифицировать все точно отредактированные последовательности ДНК в популяции клеток. "Отлавливая эти метки, мы можем достичь точности в 98%", — отмечает Саха.

Другие "блоки" могут помочь активировать ремонтный набор в нужной ткани: например, в глазу для лечения заболеваний сетчатки или в мышечных клетках пациентов с мышечной дистрофией.

В текущем исследовании учёные с высокой точностью исправили конкретную мутацию в линиях стволовых клеток, полученных от пациента с болезнью Помпе — редким наследственным заболеванием, вызванным накоплением сложных сахаров в органах и мышечной ткани.

"Кандидатов для такой генетической хирургии предостаточно, поскольку десятки тысяч заболеваний вызваны небольшими ошибками в последовательности, которые можно исправить этой технологией", — говорит Саха. "Наша следующая цель — протестировать метод на животных моделях и научиться переписывать более длинные участки ДНК".