CRISPR/Cas9 как система предотвращения мутаций может помочь в борьбе с болезнями

Многие опасные для жизни заболевания вызываются или усугубляются изменением всего одного нуклеотида в генетическом коде ДНК. Такие «точечные мутации» могут превратить клетку в организме человека в раковую или сделать чувствительные к антибиотикам бактерии устойчивыми. Идеальным решением было бы удалять клетки с такими вредными мутациями сразу после их возникновения.

Исследовательская группа Института Висса сообщает в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), что преобразовала систему геномного редактирования CRISPR/Cas9 в инструмент геномного надзора. Под руководством Джорджа Чёрча и Джеймса Коллинза учёные разработали метод предотвращения мутаций in vivo, который позволяет ферменту Cas9 различать участки генома, отличающиеся одним нуклеотидом, и избирательно разрезать нежелательный.

• Принцип работы: Фермент Cas9 направляется к цели в геноме с помощью малой направляющей РНК (guide RNA). Обычно Cas9 не может достаточно чётко отличить последовательность с точечной мутацией от нормальной.
• Новый подход: Учёные сосредоточились на свойствах guide RNA. Они выявили, что определённые несовпадения (мисматчи) между guide RNA и целевой последовательностью ДНК могут полностью отключать активность Cas9 на нормальном гене, сохраняя её на гене с вредной мутацией.
• Доказательство концепции: Система успешно поддерживала чувствительность к антибиотикам у штаммов E. coli как в лабораторных условиях, так и в желудочно-кишечном тракте гнотобиотических мышей при длительном введении антибиотиков.

«Наш метод открывает совершенно новый способ думать о профилактике заболеваний в будущем», — сказал Джордж Чёрч.

«Эта стратегия даёт нам возможность изучать эволюционные механизмы у микроорганизмов», — добавил Джеймс Коллинз. Например, можно предотвращать частые мутации, дающие устойчивость к антибиотикам, и искать другие генетические пути к резистентности.

Помимо перспектив в медицине, система может найти немедленное применение в биотехнологической индустрии для защиты крупных культур от мутаций, снижающих продуктивность, и для изучения микробной эволюции.