Улучшение редактирования генома через изучение механизмов репарации ДНК

CRISPR/Cas9, или «молекулярные ножницы», открыл возможность глубокого изучения генома и имеет огромный потенциал для лечения генетических заболеваний. Ученые работают над повышением точности метода. Исследование группы Джоанны Лойзу из Центра исследования рака MedUni Vienna и CeMM было посвящено пониманию того, как можно сделать более эффективным и точным прайм-редактирование — технику, обещающую большую точность таргетирования и эффективность внесения изменений в ДНК.

Прайм-редактирование — мощный инструмент геномной инженерии, позволяющий заменять, вставлять и удалять ДНК в любом заданном геномном локусе. Однако его эффективность сильно варьируется и зависит как от целевого участка генома, так и от генетического фона редактируемой клетки. Авторы исследования задались вопросом, какие факторы влияют на успех прайм-редактирования, уделив особое внимание процессам репарации ДНК.

Поскольку редактирование генома полагается на внутреннюю систему репарации ДНК клетки, крайне важно знать, какие пути репарации задействованы и как это влияет на результат. Авторы провели целевой генетический скрининг факторов репарации ДНК, охватывающий все известные пути восстановления.

Результаты показывают, что путь репарации ДНК, известный как репарация ошибочно спаренных нуклеотидов (mismatch repair), влияет на исход прайм-редактирования. В частности, исследование показало накопление белков MLH1 и MSH2 — участвующих в этом процессе и ответственных за распознавание и удаление неверного основания — в месте редактирования генома.

Активность этих белков подавляет эффективность прайм-редактирования. «Устранив активность пути репарации неспаренных оснований в клетке, мы показываем, что эффективность прайм-редактирования можно увеличить в 2–17 раз, а его точность — повысить», — заявила Джоанна Лойзу. Это фундаментальное понимание в конечном итоге приблизит эту технологию к клиническому применению.

Исследование опубликовано в Nature Communications.