Разработан инструмент DANGER для более безопасного дизайна геномного редактирования

Исследователи создали программный инструмент DANGER analysis (Deleterious and ANticipatable Guides Evaluated by RNA-sequencing), который позволяет безопаснее проектировать редактирование генома у любых организмов, имеющих транскриптом.

Работа опубликована в журнале Bioinformatics Advances 23 августа 2023 года.

Проблемы CRISPR

Хотя технология CRISPR-Cas9 используется около десяти лет и известна своей точностью, скоростью и низкой стоимостью, она имеет ограничения:

  1. Количественные фенотипические эффекты от непредвиденных изменений CRISPR не отслеживаются.
  2. Технология зависит от референсного (эталонного) генома, который служит шаблоном. Непредсказуемое редактирование с несовпадениями (off-target эффекты) может происходить неожиданно.

«Дизайн редактирования генома требует хорошо охарактеризованной геномной последовательности. Однако геномная информация пациентов, раковых клеток и нехарактеризованных организмов часто неполна», — пояснил Казуки Накамаэ, доцент лаборатории PtBio.

Решение: анализ DANGER

Инструмент DANGER analysis преодолевает эти проблемы, позволяя проводить оценку on- и off-target эффектов без референсного генома. Тестирование на отредактированных образцах клеток человека и мозга рыбки данио показало, что конвейер анализа:

  • Выявляет потенциальные сайты on- и off-target в транскрибируемых областях генома с использованием данных RNA-sequencing.
  • Оценивает фенотипические эффекты от вредоносных off-target сайтов на основе изменений экспрессии генов.
  • Количественно определяет фенотипический риск на уровне Gene Ontology терминов без референсного генома.

Как это работает

  1. Сборка транскриптома de novo: из данных RNA-sequencing собирается полный набор активных генов клетки без использования референсного генома.
  2. Идентификация вредоносных off-target сайтов: определяются сайты в транскрибируемых областях, где в отредактированных образцах экспрессия генов подавлена по сравнению с контрольными.
  3. Количественная оценка риска: риск оценивается с использованием Gene Ontology для выявленных вредоносных сайтов.

«Наш инструмент использует сборку транскриптома de novo, последовательности которого могут быть построены из данных RNA-sequencing обработанных образцов без референсного генома», — отметил профессор Хидэмаса Боно.

Перспективы

  • DANGER analysis — инструмент с открытым исходным кодом, который можно адаптировать для анализа различных систем редактирования генома, а не только CRISPR-Cas9.
  • Исследователи планируют применять его к образцам от пациентов и сельскохозяйственных культур для уточнения фенотипических эффектов и разработки более безопасных стратегий редактирования генома.
  • Метод может работать с персональными геномами человека, атипичными геномами, созданными болезнями и вирусами, и различными организмами.
2023-10-23