Инженеры генома расширили охват и точность редактирования генов человека

Технологические ограничения сдерживали развитие редактирования генома, несмотря на его огромный потенциал для изучения болезней и создания терапий. Существующие методы могут изменять или удалять отдельные пары оснований в геноме из 3 миллиардов пар, но они ограничены в возможности одновременного редактирования нескольких участков и иногда ошибочно изменяют соседние участки ДНК.

Новое исследование Йельского университета увеличивает способность учёных редактировать несколько сайтов ДНК в три раза и помогает предотвращать нежелательные мутации в соседних генетических участках. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

«Нам удалось увеличить количество правок в одной клетке, одновременно повысив их точность», — сказал Фаррен Айзекс, профессор молекулярной, клеточной биологии и биологии развития.

Большинство человеческих болезней, включая рак, возникают из-за множественных генетических мутаций, однако редактирование было сосредоточено на одном сайте.

Традиционные технологии, такие как CRISPR Cas9, ограничены образованием двуцепочечных разрывов ДНК, что вносит нежелательные изменения. Редактирование оснований позволяет напрямую химически модифицировать нуклеотиды, избегая разрывов, но было ограничено количеством и точностью единичных правок.

В новом исследовании команда использовала CRISPR-ассоциированный белок Cas12 и направляющие РНК (gRNA). Cas12, подобно Cas9, может действовать как «молекулярные ножницы». Команда выбрала Cas12 из-за его врождённой способности обрабатывать РНК-массив, содержащий множество gRNA.

Для повышения точности редактирования учёные сконструировали gRNA, укоротив последовательность или модифицировав основания РНК. Новая система позволила успешно и с большей точностью изменить последовательности генов в 15 различных сайтах в человеческих клетках — в три раза больше, чем редактировалось ранее.

Это достижение поможет оценить корни сложных генетических заболеваний, таких как рак, и направит разработку новых лекарств на основе синтетических геномов.

«Преодоление этих ключевых препятствий технологий инженерии генома млекопитающих будет критически важно для их использования в изучении болезней, связанных с однонуклеотидными вариантами, и для конструирования синтетических геномов млекопитающих», — заключают авторы.