Ученые работают над обратимым видом редактирования генов

Ученые модифицируют мощную технологию редактирования генов в надежде однажды бороться с болезнями, не внося постоянных изменений в ДНК человека.

Суть подхода: редактировать не ДНК, а РНК — молекулу-«посредника», которая переносит инструкции гена.

«Если вы редактируете РНК, терапия может быть обратимой», что важно в случае побочных эффектов, — сказал Фэн Чжан из Broad Institute MIT и Гарварда, пионер редактирования генов. Его команда сообщила о новом подходе в среду в журнале Science.

Техника редактирования генома CRISPR произвела революцию в научных исследованиях. Этот биологический инструмент «вырезать и вставить» позволяет находить дефект гена в живых клетках и использовать молекулярные «ножницы» для разрезания в нужном месте, удаляя, восстанавливая или заменяя пораженный ген.

Исследователи используют CRISPR для улучшения сельскохозяйственных культур, создания комаров, устойчивых к малярии, выращивания трансплантируемых органов в животных и разработки методов лечения генетических заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия или мышечная дистрофия.

Для медицинского применения есть сложности. Поскольку изменение ДНК необратимо, случайная ошибка в разрезании может привести к долгосрочным побочным эффектам.

Кроме того, восстановление ДНК труднее достичь в некоторых клетках (например, в клетках мозга и мышц), чем в других (например, в клетках крови). Поэтому нацеливание на РНК может стать важной альтернативой, считает профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего Джин Йео, не участвовавший в исследовании. Его команда создает собственную версию CRISPR, нацеленную на РНК.

Болезнь может возникать, когда генетический дефект заставляет клетки производить слишком мало или слишком много определенного белка либо не производить его вовсе.

РНК, «кузина» ДНК, переносит инструкции гена для запуска процесса производства белка. Редактирование инструкций РНК должно приводить к временному исправлению аномального производства белка, объяснил Чжан. Поскольку РНК со временем разрушается, изменения теоретически будут длиться только во время применения терапии.

Чтобы понять, как это сделать, ученые обратились к природе.

CRISPR был адаптирован для использования в клетках млекопитающих из системы, которая эволюционировала у бактерий, и использует в качестве молекулярных ножниц фермент Cas9. Команда Чжана изучила родственные белки в семействе Cas и обнаружила один — Cas13, который может нацеливаться на РНК вместо ДНК. Исследователи модифицировали разновидность Cas13 так, чтобы она связывалась с РНК, а не разрезала ее. Затем они присоединили к ней другой белок для редактирования этого участка и протестировали систему в лабораторных условиях.

Исследование находится на самой ранней стадии, и потребуется еще много работы, прежде чем его можно будет испытать на животных.

Однако Джин Йео, который использует другой подход на основе Cas для нацеливания на РНК, высоко оценил работу коллег.

«Это действительно показывает, что многие белки Cas действительно могут связываться с РНК. Правильный подход — протестировать множество из них».