Разделенный инструмент для редактирования генов обеспечивает большую точность

Инженеры Университета Райса повысили точность и управляемость инструмента для редактирования генов, разделив его на две части, которые воссоединяются только при добавлении третьей малой молекулы.

Исследователи из лаборатории химического и биомолекулярного инженера Сюэ Шерри Гао создали редактор генов на основе CRISPR, предназначенный для нацеливания на аденин — один из четырех основных строительных блоков ДНК. Он остается неактивным в разобранном состоянии, но активируется после добавления связывающей молекулы.

По сравнению с исходным цельным редактором, разделенная версия более точна и активна в более узком временном окне, что важно для избежания нецелевых редактирований. Более того, малая молекула (сиролимус), используемая для связывания двух частей инструмента, уже применяется в качестве противоопухолевого и иммуносупрессивного препарата.

Согласно исследованию, опубликованному в Nature Communications, инструмент, разработанный Гао и коллегами, хорошо показал себя как в культурах человеческих клеток, так и в живых мышах, где он точно отредактировал одну пару оснований в целевом гене. Учитывая, что мутации в одной паре оснований (точечные мутации) ответственны за тысячи заболеваний, разделенный редактор может иметь широкое терапевтическое применение.

«Этот инструмент потенциально может исправить почти половину болезнетворных точечных мутаций в нашем геноме, — сказал Хунчжи Цзэн, ведущий автор исследования. — Однако существующие редакторы адениновых оснований постоянно находятся во «включенном» состоянии, что может привести к нежелательным изменениям генома наряду с желаемой коррекцией. Наша команда поставила цель создать значительно улучшенную версию, которую можно включать или выключать по мере необходимости, обеспечивая беспрецедентный уровень безопасности и точности».

Чтобы установить «переключатель вкл/выкл», исследователи разделили редактор адениновых оснований на два отдельных белка, которые остаются неактивными до добавления сиролимуса (ранее известного как рапамицин). Эта молекула, открытая в 1972 году в почвенных бактериях с острова Пасхи, одобрена FDA США для использования в терапии рака и других медицинских процедурах.

«При введении этой малой молекулы два отдельных неактивных фрагмента редактора адениновых оснований склеиваются и становятся активными, — объяснил Цзэн. — По мере того как организм метаболизирует рапамицин, два фрагмента разъединяются, деактивируя систему».

Исследователи обнаружили дополнительные преимущества разделения редактора.

«По сравнению с цельным редактором наша версия снижает общее количество нецелевых редактирований более чем на 70% и повышает точность целевых редактирований», — отметил Цзэн.

В сотрудничестве с Чжэн Суном из Медицинского колледжа Бейлора исследователи нацелились на ген PCSK9, который служит чертежом для белка, помогающего регулировать уровень холестерина в крови.

«Мы надеемся увидеть в конечном итоге применение нашего разделенного инструмента для редактирования генома с более высокой точностью для решения вопросов, связанных со здоровьем человека, гораздо более безопасным способом», — сказала Гао.