Ученые расшифровали код CRISPR для точного редактирования генома человека

Ученые из Института Фрэнсиса Крика открыли набор простых правил, определяющих точность редактирования генома CRISPR/Cas9 в клетках человека. Эти правила, опубликованные в Molecular Cell, могут помочь повысить эффективность и безопасность редактирования генома как в лаборатории, так и в клинике.

До того, как CRISPR можно будет безопасно применять в клинике, ученым необходимо убедиться, что они могут надежно предсказать, как именно будет модифицирована ДНК.

«До сих пор редактирование генов с помощью CRISPR было связано с большим количеством догадок, разочарований и проб и ошибок», — говорит руководитель исследования Паола Скаффиди. — «Эффекты CRISPR считались непредсказуемыми и, казалось бы, случайными, но, проанализировав сотни редактирований, мы были шокированы, обнаружив, что на самом деле за всем этим стоят простые, предсказуемые закономерности».

Изучив эффекты редактирования генома CRISPR на 1491 сайте-мишени в 450 генах клеток человека, команда обнаружила, что результаты можно предсказать на основе простых правил. Эти правила в основном зависят от одной генетической «буквы» (A, T, C, G), занимающей определенную позицию в области, распознаваемой «гидовой РНК», которая направляет молекулярные ножницы Cas9.

Исследователи обнаружили, что результат конкретного редактирования гена зависит от четвертой буквы с конца гидовой РНК, прилегающей к месту разреза. Команда выяснила, что:

• Если эта буква — A или T, произойдет очень точная генетическая вставка.
• Если это C, это приведет к относительно точному удалению.
• Если это G, это приведет ко многим неточным удалениям.

Таким образом, простое избегание сайтов, содержащих G, делает редактирование генома гораздо более предсказуемым.

Команда также обнаружила, что на результат редактирования гена влияет то, насколько «открыта» или «закрыта» целевая ДНК. Добавление соединений, заставляющих ДНК раскрываться, что позволяет Cas9 сканировать геном, привело к более эффективному редактированию.

«Хорошая новость заключается в том, что независимо от ткани происхождения... целевые области, содержащие A или T в ключевой позиции, демонстрируют общее редактирование», — говорит Паола Скаффиди. — «Это означает, что если мы тщательно выберем целевую ДНК, мы можем быть довольно уверены, что увидим тот же эффект в разных тканях».