Новая платформа значительно сокращает время для разработки и выбора лучших геномных редакторов

Исследовательская группа Медицинского факультета Университета Гонконга (HKUMed) разработала платформу, которая преодолевает ограниченную пропускную способность при оптимизации прецизионных геномных редакторов. Она позволяет создавать и тестировать сотни вариантов базовых редакторов параллельно, а не по одному, и определять наиболее подходящие для терапевтического редактирования генома. Результаты опубликованы в Cell Systems, на технологию подана заявка на патент.

Базовое редактирование — это технология на основе CRISPR, которая считается более безопасным инструментом для лечения генетических заболеваний, вызванных однонуклеотидными мутациями (например, серповидноклеточная анемия, семейная гиперхолестеринемия), путём их коррекции.

Однако результат редактирования зависит от типа и версии редактора, последовательности ДНК-мишени и позиции заменяемого основания. Неоптимальный выбор редактора может привести к ошибкам и нецелевым мутациям.

До сих пор для оптимизации редактора под каждый терапевтический локус требовалось трудоёмкое поочерёдное тестирование десятков доступных вариантов. Создание нового редактора традиционными методами может занимать месяцы или годы.

Новая платформа сочетает репортёрную систему для базовых редакторов с технологией CombiSEAL, которая позволяет быстро создавать сотни вариантов редакторов с различными комбинациями деаминазных и ДНК-связывающих доменов. Ранее их совместимость и эффективность не сравнивались напрямую.

Платформа количественно оценивает в клетках человека для каждого варианта:

• Эффективность редактирования
• Чистоту редактирования
• Предпочтение к определённым мотивам последовательности
• Склонность к одно- или многонуклеотидным заменам

Это помогает выбрать редактор, который обеспечивает нужный тип замены с максимальной эффективностью и минимальными нецелевыми изменениями.

Кроме того, с помощью платформы учёные повысили эффективность существующей системы базового редактирования. Они провели скрининг, сфокусированный на инженерии области stem-loop-2 в каркасе sgRNA, и обнаружили два новых варианта каркаса — SV48 и SV240. Они превзошли дикий тип, повысив эффективность редактирования до 2.2 раза.

Платформа также совместима с другими системами прецизионного редактирования, такими как прайм-редакторы, что расширяет поиск подходящих инструментов для мишеней, где базовые редакторы неприменимы.

«Это как ускоренная процедура оплаты в магазине. Все товары (варианты редакторов) помечены штрих-кодом. На кассе мы просто кладём все предметы в корзину, а сканер автоматически их идентифицирует и завершает оплату (в нашем случае — анализ эффективности редактирования). Нет необходимости тестировать каждый редактор по отдельности», — пояснил руководитель исследования доктор Алан Вонг Сиу-лун.

Исследование возглавил доктор Алан Вонг Сиу-лун. Первым автором выступил аспирант Джон Фонг Хой-чун при участии постдокторов доктора Чу Хой-и и доктора Чжоу Пэна.