Новая технология значительно повышает точность CRISPR/Cas9
Ученые из Медицинской школы Университета Массачусетса разработали новую технологию CRISPR/Cas9, достаточно точную для «хирургического» редактирования ДНК практически в любом участке генома, избегая потенциально вредных внецелевых изменений, типичных для стандартных методов редактирования генов CRISPR. Объединив систему CRISPR/Cas9 с программируемым ДНК-связывающим доменом (CRISPR/Cas9-pDBD), исследователи создали дополнительный этап проверки, который повышает точность системы редактирования генов.
«Мы добавили дополнительный шаг проверки в систему. Соединив цинк-пальцевый ДНК-связывающий домен с системой CRISPR/Cas9, она теперь проверяет дополнительную генетическую особенность в целевом сайте, прежде чем разрезать геном. Мы показали, что это резко повышает точность системы CRISPR/Cas9 почти в 100 раз», — сказал Скот Вулф, PhD.
Исследование опубликовано в Nature Methods. Ученые уже разрабатывают эту платформу нуклеаз для:
- Удаления латентной ДНК ВИЧ из генома инфицированных клеток.
- Коррекции генетической мутации, вызывающей хроническую гранулематозную болезнь.
Как работает улучшенная система
Стандартная система CRISPR/Cas9 состоит из:
- Молекулярного скальпеля — Cas9, который разрезает ДНК.
- РНК-гида, который направляет Cas9 к нужной последовательности ДНК.
Недостаток: РНК-гид иногда может направлять Cas9 к похожим, но не идентичным последовательностям в других частях генома. Таких несовпадающих сайтов может быть до 100 в человеческом геноме из 6 миллиардов нуклеотидов.
«Если вы редактируете миллионы клеток, как во многих потенциальных клинических применениях, есть шанс получить разрывы и вставки в непредусмотренных местах. Это может привести к локальному мутагенезу или геномным перестройкам, которые потенциально способны вызвать проблемы, например, рак», — пояснил доктор Вулф.
Решение: К системе CRISPR/Cas9 добавили цинк-пальцевые домены — белки, которые можно запрограммировать на связывание с конкретными участками генома. Это создает дополнительный уровень проверки перед разрезом.
Результаты: При нацеливании на два разных участка генома внецелевое расщепление упало ниже определяемого уровня. При нацеливании на третий участок количество внецелевых событий сократилось в 10 раз.
«То, что у нас есть, похоже на GPS для CRISPR/Cas9», — сказал Вулф.
Перспективы: Технология открывает путь к потенциальным клиническим применениям и терапии генетических заболеваний, минимизируя риски для пациентов.