Массив для редактирования генов «drive-and-process» позволяет исправлять множество мутаций
Новая стратегия редактирования генома, разработанная в Университете Райса, может одновременно исправлять десятки ошибок с высокой точностью и эффективностью. Это потенциальный прорыв для лечения заболеваний, вызванных комбинацией мутаций.
Массив «drive-and-process» (DAP) также демонстрирует высокую способность избегать внецелевых редактирований — ошибок, которые преследовали более ранние стратегии редактирования генов.
Инженер Шерри Гао Сюэ и аспирант Цичен Юань представили свою уникальную архитектуру CRISPR-массива в Nature Communications.
Их техника может упростить и продвинуть искусство редактирования генов не только для лечения заболеваний человека, но и для фундаментальных биологических исследований и инженерии сельскохозяйственных культур.
Метод использует транспортную РНК (тРНК) — небольшую молекулу, критически важную для синтеза белка, — в качестве промотора, который запускает экспрессию нескольких направляющих РНК (gRNA) на одном массиве. Затем клетки высвобождают их по отдельности, чтобы направлять современные редакторы генома (базовые или прайм-редакторы) для внесения множественных изменений в геноме человека.
В лабораторных экспериментах исследователи сконструировали короткую 75-нуклеотидную человеческую цистеиновую тРНК для создания высокоактивных DAP-массивов. Эти массивы позволяют одновременно вносить до 31 правки с помощью базового редактора и 3 правок с помощью прайм-редактора. Доставка DAP-массива и редакторов генома с помощью терапевтических векторов — аденоассоциированного вируса (AAV) или лентивируса — была успешно продемонстрирована на человеческих клетках.
DAP использует двойной подход:
- Ему не нужна длинная промоторная последовательность ДНК для инициации мультиплексных gRNA.
- Это «plug-and-play» решение, которое принимает направляющие РНК для различных мишеней.
Исследователи протестировали версии DAP, которые могли бы одновременно вносить подавляющие болезнь правки в моделях человеческих клеток для борьбы с сердечными заболеваниями, диабетом 2 типа, мышечной дистрофией, серповидноклеточной анемией и бета-талассемией.
Результаты показали различную степень успешного редактирования и минимальное количество внецелевых правок. Это может быть связано с высвобождением ровно того количества gRNA, которое необходимо для выполнения задачи.
Эксперименты также продемонстрировали совместимость DAP-массивов с двумя вирусными векторами, наиболее часто используемыми в генной терапии (AAV и лентивирусом), что должно способствовать переходу к исследованиям in vivo.