Повреждения генома от редактирования CRISPR/Cas9 оказались серьёзнее, чем считалось

Учёные из Института Сэнгера (Wellcome Sanger Institute) обнаружили, что редактирование генов с помощью CRISPR/Cas9 может вызывать более масштабные генетические повреждения в клетках, чем предполагалось ранее. Эти неожиданные повреждения могут приводить к опасным изменениям в некоторых клетках, что имеет серьёзные последствия для безопасности будущей генной терапии с использованием CRISPR/Cas9.

Исследование, опубликованное 16 июля 2018 года в журнале Nature Biotechnology, также показало, что стандартные тесты для обнаружения изменений ДНК не выявляют такого генетического ущерба. Это означает, что для любой потенциальной генной терапии потребуются особая осторожность и специфическое тестирование.

CRISPR/Cas9 — один из новейших инструментов редактирования генома. Он может изменять участки ДНК в клетках, разрезая их в определённых точках и внося изменения в этом месте. Уже широко используемый в научных исследованиях, CRISPR/Cas9 также рассматривается как многообещающий способ создания методов геномного редактирования для лечения таких заболеваний, как ВИЧ, рак или серповидноклеточная анемия. Такая терапия могла бы инактивировать болезнетворный ген или исправить генетическую мутацию. Однако любые потенциальные методы лечения должны будут доказать свою безопасность.

Предыдущие исследования не выявили множества непредвиденных мутаций от CRISPR/Cas9 в ДНК в целевом сайте редактирования генома. Чтобы изучить этот вопрос глубже, исследователи провели полное систематическое исследование как на мышиных, так и на человеческих клетках. Они обнаружили, что CRISPR/Cas9 часто вызывает обширные мутации, но на большем расстоянии от целевого сайта.

Исследователи обнаружили, что во многих клетках произошли крупные генетические перестройки, такие как делеции и инсерции ДНК. Это может привести к включению или выключению важных генов, что может иметь серьёзные последствия для использования CRISPR/Cas9 в терапии. Более того, некоторые из этих изменений были слишком далеки от целевого сайта, чтобы их можно было обнаружить стандартными методами генотипирования.

Профессор Аллан Брэдли, автор-корреспондент исследования из Института Сэнгера, заявил: «Это первая систематическая оценка непредвиденных событий, возникающих в результате редактирования CRISPR/Cas9 в терапевтически значимых клетках, и мы обнаружили, что изменения в ДНК до сих пор серьёзно недооценивались. Важно, чтобы любой, кто задумывается об использовании этой технологии для генной терапии, действовал с осторожностью и очень внимательно проверял возможные вредные эффекты».

Майкл Косицки, первый автор исследования из Института Сэнгера, сказал: «Мой первоначальный эксперимент использовал CRISPR/Cas9 как инструмент для изучения активности генов, однако стало ясно, что происходит что-то неожиданное. Как только мы осознали масштаб генетических перестроек, мы изучили это систематически, рассмотрели разные гены и разные терапевтически значимые клеточные линии и показали, что эффекты CRISPR/Cas9 подтверждаются».

Эта работа имеет значение для терапевтического использования CRISPR/Cas9 и, вероятно, вновь пробудит интерес исследователей к поиску альтернатив стандартному методу CRISPR/Cas9 для редактирования генов.

Профессор Мария Ясин, независимый исследователь из Онкологического центра Memorial Sloan Kettering в Нью-Йорке, не участвовавшая в исследовании, отметила: «Это первое исследование, в котором оценивается весь спектр повреждений генома, возникающих в сайте разрезания CRISPR/Cas9. Хотя неизвестно, будут ли геномные сайты в других клеточных линиях затронуты таким же образом, это исследование показывает, что перед клиническим применением CRISPR/Cas9 необходимы дальнейшие исследования и специфическое тестирование».