Новые инструменты редактирования ДНК: от искусственного иммунитета до нанопор
Нобелевская премия по химии 2020 года за CRISPR стала революцией, но ученые уже работают над инструментами, выходящими за рамки простого «вырезания» генов. На встрече APS March Meeting 2022 были представлены новые методы для переписывания ДНК.
Программируемый искусственный иммунитет
Пандемия COVID-19 показала, что традиционные вакцины разрабатываются и распространяются недостаточно быстро. Исследователи предлагают создать искусственную иммунную систему, комбинируя инструменты генного редактирования с синтетическими регуляторными цепями.
«Мы можем разрабатывать генетические лекарства гораздо быстрее, защищая не только здоровых, но и пациентов с иммунодефицитом», — заявил аспирант по биомедицинской инженерии Иминг Ван (Университет Стоуни-Брук).
Его группа тестирует метод включения и выключения экспрессии генов с помощью фермента Cas13d, нацеленного на РНК. Цель — создать платформу для программирования защиты от РНК-вирусов, таких как SARS-CoV-2.
Первый CRISPR-Cas12a переключатель
Группа из Корнеллского университета под руководством аспиранта Ясу Сю работает с белком Cas12a. Они разработали инструкции для инструмента, который работает как переключатель «вкл/выкл» для генов, сохраняя стабильность клетки в обоих состояниях.
«Это будет первый в истории переключатель на основе CRISPR-Cas12a. Он поможет создавать более сложные синтетические генетические цепи», — сказал Сю.
Нанопоры для картирования ДНК и диагностики
Группа из Калифорнийского государственного университета в Лонг-Бич (CSULB) использует белки и нанопоры для изучения ДНК. Метод нанопорного секвенирования измеряет электрический сигнал молекул ДНК, проходящих через крошечное отверстие.
Ученые нагревали ДНК, пока не расплавились связи аденин-тимин (AT), а затем добавили специальный белок, связывающийся только с расплавленными участками. Это позволило точно определить расположение AT на цепи ДНК.
«Это первый случай использования данного белка для получения геномной информации. Техника сочетает портативность нанопоры, скорость картирования и потенциал для работы со всеми типами ДНК», — отметил студент Нейтан Ховальд.
Борьба с паразитарными болезнями
Нанопоры также могут помочь в диагностике таких заболеваний, как болезнь Шагаса и лейшманиоз. ДНК этих паразитов образует необычные петли, похожие на кольчугу.
Исследователи разбирали эту «кольчугу» на более мелкие звенья, чтобы понять, что удерживает их вместе. Эта работа помогла разрешить спор о роли трения внутри молекул и может лечь в основу будущих методов диагностики.
Эти инструменты — от CRISPR-переключателей до нанопор — основаны на фундаментальной физике нашего генетического кода и открывают новые пути для борьбы с опасными заболеваниями.