Направленное редактирование РНК как альтернатива генетическим ножницам

CRISPR/Cas-системы произвели революцию в целенаправленном изменении генетической информации, но редактирование ДНК несёт риски: ошибки сохраняются в геноме навсегда и могут вызвать проблемы у организма и его потомства.

Исследовательская группа профессора Торстена Штаффорста из Тюбингенского университета семь лет работает над низкорисковой альтернативой — методами направленных генетических изменений на уровне РНК. Метод использует естественный клеточный процесс: информация с ДНК копируется в РНК, которая деградирует, когда больше не нужна. Изменяя РНК, исходное сообщение в ДНК остаётся нетронутым. Учёным удалось точно и эффективно редактировать эти молекулы РНК-транскриптов внутри клетки. Исследование опубликовано в Nature Methods.

Принцип работы

Клетки копируют генетическую информацию из ДНК (последовательность четырёх оснований) в молекулы РНК. Эти инструкции используются для производства белков. «Наши методы редактирования РНК основаны на белковом конструкте, который с помощью направляющей РНК находит молекулу-мишень и преобразует определённые основания. Это позволяет переписать инструкции для сборки белков», — объясняет Штаффорст. Манипуляции с РНК можно тонко настраивать, и они обратимы, что делает метод особенно привлекательным для лечения болезней, вызванных мутациями.

Временное вмешательство

Многие болезнетворные мутации могут быть доступны для этого инструмента. Преходящие изменения, вносимые в РНК, позволяют вмешиваться в сигнальные пути (например, связанные с воспалением), постоянная манипуляция которыми имела бы серьёзные последствия. «Мы уже продемонстрировали одновременное редактирование нескольких транскриптов, кодирующих сигнальные белки», — говорит Штаффорст. Метод команды в два раза эффективнее недавно опубликованного метода направленного редактирования РНК на основе варианта CRISPR/Cas.

Совместно с группой профессора Джина Билли Ли из Стэнфордского университета тюбингенские исследователи показали, что метод совершает мало ошибок, которые учёным удалось минимизировать. Метод высокоэффективен и во много раз специфичнее конкурирующих подходов.

Работы по применению направленного редактирования РНК для фундаментальных исследований и медицины только начинаются. «В будущем мы хотим отказаться от искусственных белков и использовать вместо них природные ферменты», — говорит Штаффорст. Команда уже подала заявку на патент своего метода.