Исследователи улучшили инструмент CRISPR с помощью тестирования ферментов

Исследователи из Техасского университета в Остине, Калифорнийского университета в Беркли и Корейского университета усовершенствовали один из крупнейших научных прорывов последнего десятилетия. Команда разработала новый инструмент, помогающий учёным выбирать наилучший доступный вариант редактирования генов для конкретной задачи, делая технологию CRISPR безопаснее, дешевле и эффективнее. Инструмент описан в статье, опубликованной сегодня в Nature Biotechnology.

Техника редактирования генов CRISPR обладает огромным потенциалом для улучшения здоровья человека, сельского хозяйства и будущего планеты, но проблема заключается в деликатности самого процесса — здесь почти нет места для ошибки.

Для редактирования генов учёные используют десятки различных ферментов из естественной системы CRISPR. Исследователи находят проблемную последовательность ДНК и используют эти специализированные ферменты, чтобы разрезать её, как ножницами, позволяя добавлять, удалять или изменять генетический материал. Но эти «ножницы» не идеальны. Точность и эффективность варьируются в зависимости от фермента CRISPR и конкретной задачи. Новый инструмент направляет пользователей, помогая выбрать лучший фермент CRISPR для ответственной задачи редактирования.

«Мы разработали новый метод, который проверяет специфичность этих различных ферментов CRISPR — насколько они точны — надёжно против любых изменений в последовательности ДНК, которые могли бы их сбить с пути, и более чистым способом, чем когда-либо прежде», — сказал Стив Джонс, научный сотрудник UT, соавтор статьи.

Проблемы могут возникнуть, когда фермент CRISPR нацеливается на неправильные участки ДНК. У каждого фермента CRISPR есть сильные и слабые стороны в редактировании разных последовательностей, поэтому исследователи создали инструмент для сравнения ферментов и поиска лучшего для конкретной задачи.

«CRISPR не был разработан в лаборатории. Он не был создан людьми для людей. Его создали бактерии для защиты от вирусов», — сказал Джон Хокинс, недавний выпускник аспирантуры UT. «Его использование в медицине имеет невероятный потенциал, но первое правило медицины — "не навреди". Наша работа пытается сделать CRISPR безопаснее».

Команда разработала библиотеку последовательностей ДНК и измерила, насколько точен каждый фермент CRISPR, сколько времени ему требуется для редактирования и насколько точно он это делает. Для одних задач лучше всего работал широко используемый фермент CRISPR-Cas9; для других — другие ферменты показали себя гораздо лучше.

«Это как стандартизированный тест», — пояснил Хокинс. «Каждый студент получает один и тот же тест, и теперь у вас есть эталон для сравнения».

Инструмент позволяет учёным выбрать лучший фермент для редактирования с первой попытки, делая процесс более эффективным и дешёвым. Кроме того, он даёт информацию о том, где с наибольшей вероятностью могут произойти ошибки для каждого фермента, экономя время.

«Эта техника даёт нам новый способ снизить риск», — сказал Джонс. «Она позволяет сделать редактирование генов более предсказуемым».