Редактирование генома становится высокоточным: метод в стволовых клетках усилит способность учёных изучать генетические болезни

Иногда разница между здоровьем и смертельной болезнью заключается всего в однонуклеотидном изменении в генетическом коде человека. Учёные из Институтов Гладстона нашли способ эффективно редактировать геном человека по одной «букве», что не только усилит способность исследователей моделировать болезни, но и прокладывает путь для терапий, исправляющих эти «ошибки» в генетическом коде пациента.

Под руководством доктора Брюса Конклина команда описала в Nature Methods, как решила одну из насущных проблем науки и медицины: как эффективно и точно захватывать редкие вызывающие болезнь мутации, а также как их исправлять.

«Достижения в генетике человека привели к открытию сотен генетических изменений, связанных с болезнями, но до сих пор нам не хватало эффективного средства для их изучения», — объяснил доктор Конклин.

Одна из основных проблем — такие мутации могут существовать с частотой всего 1%, что делает их поиск и изучение трудоёмким.

«Для работы нашего метода нам нужно было найти способ эффективно идентифицировать единичную мутацию среди сотен нормальных, здоровых клеток», — пояснил ведущий автор работы, доктор Юичиро Мияока.

Исследователи разработали специальный флуоресцентный зонд, различающий мутировавшую последовательность от исходной. Это позволило обнаруживать мутантные клетки, даже если они составляли всего 1 на 1000 клеток. Такая чувствительность более чем в сто раз выше, чем у традиционных методов.

Затем команда применила новый метод к индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам (iPS-клеткам), которые имеют тот же генетический состав, что и клетки пациента. Для внесения специфической мутации использовалась высокоточная технология редактирования генома TALENs. В отличие от других методов, TALENs могут вносить «бесшовные» однонуклеотидные правки, но такие события очень редки. Новый метод лаборатории Конклина позволяет эффективно захватывать и амплифицировать эти редкие изменения.

«Наш высокоэффективный и высокоточный метод вполне может стать основой для следующего этапа исследований в генетике человека», — сказал доктор Конклин.

Эксперты, не участвовавшие в исследовании, отмечают, что метод значительно облегчит внедрение мощных инструментов редактирования генома, таких как TALENs, в исследования стволовых клеток.

«Некоторые из самых разрушительных болезней вызваны мельчайшими генетическими изменениями. Мы надеемся, что наша техника, рассматривающая геном как строки компьютерного кода, однажды сможет использоваться для обращения вспять этих вредных мутаций и, по сути, исправления повреждённого кода», — добавил доктор Конклин.