Биоинженеры разработали инструмент для перепрограммирования генетического кода

Биоинженеры из Стэнфорда и других университетов разработали программируемый генетический код, позволяющий избирательно активировать или деактивировать гены в живых клетках. Работа опубликована в Cell и может способствовать созданию нового поколения генной терапии.

Техника является адаптацией CRISPR — генетического инструмента, использующего естественный защитный механизм бактерий для разрезания вирусной ДНК. Стандартный CRISPR состоит из короткой РНК, соответствующей определённому участку генома, и белка Cas9, который разрезает ДНК в этом месте.

Влияние на геном

Исследователи модифицировали молекулу CRISPR, добавив в РНК вторую часть информации. Эта инструкция указывает молекуле либо увеличить (upregulate), либо уменьшить (downregulate) активность целевого гена, или полностью включить/выключить его. Система также может воздействовать на два разных гена одновременно.

«Это как управлять автомобилем. Вы контролируете руль для направления и двигатель для скорости, и то, как вы их балансируете, определяет движение машины», — сказал руководитель исследования Лей Стэнли Ци. «Мы можем делать то же самое в клетке, регулируя гены вверх или вниз и получая разные результаты».

В качестве доказательства концепции учёные использовали технику для контроля метаболического пути дрожжей, включая и выключая гены в различном порядке для получения четырёх разных конечных продуктов. Они также протестировали её на двух генах млекопитающих, важных для подвижности клеток, и смогли контролировать направление и скорость движения клетки.

Будущие методы лечения

Возможность контролировать гены — перспективный подход для разработки генетических терапий сложных заболеваний, затрагивающих несколько генов. Новая система может преодолеть некоторые проблемы существующих экспериментальных методов.

«Наша техника позволяет напрямую контролировать несколько специфических генов и путей в геноме без экспрессии новых трансгенов или неконтролируемых поведений, таких как выработка слишком большого количества белка или в неправильных клетках», — пояснил Ци. «В конечном итоге мы могли бы синтезировать десятки тысяч молекул РНК для контроля генома во всём организме».

Далее Ци планирует протестировать технику на мышах и усовершенствовать метод доставки. В настоящее время учёные используют вирус для вставки молекулы в клетку, но в идеале хотели бы просто вводить молекулы в кровь организма.

«Я оптимистичен, потому что всё в этой системе происходит естественным образом из клеток и должно быть совместимо с любым организмом», — сказал Ци.