Разработана революционная технология точечного редактирования генома
Биоинженеры рассказали о создании новой технологии, которая позволяет редактировать отдельные «буквы» ДНК и РНК. В перспективе это позволит лечить врожденные заболевания, вызванные точечными мутациями.
С таким заявлением одновременно выступили два независимых коллектива американских ученых из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института. Статьи с описанием новой методики были опубликованы в журналах Nature и Science.
Точечной мутацией называют замену одного азотистого основания («буквы») ДНК на другое, неправильное. В некоторых случаях такая мутация приводит к развитию серьезного заболевания. Например, атрофия зрительного нерва может быть связана с заменой гуанина на аденин в 3460-й позиции в одном из митохондриальных генов.
До сих пор в распоряжении ученых не было инструмента, способного исправлять такие мутации. Наиболее популярная методика редактирования генома, CRISPR-Cas, позволяла вставлять в геном новые участки, однако для этого требовалось разрезать нить ДНК и затем «сшивать» ее вновь. Такая методика плохо годилась для точеной корректировки мутаций, а также была неприменима в случае зрелых неделящихся клеток.
Ученые из Массачусетского технологического института смогли преодолеть эту трудность, создав технологию редактирования отдельных азотистых оснований. Только исправления они решили делать не в ДНК, а в РНК, при посредничестве которой информация передается из клеточного ядра к рибосомам, синтезирующим белок. Молекулы РНК живут недолго, так что их можно редактировать, не опасаясь навредить всему организму.
В основу технологии лег инактивированный белок Cas13, использующийся в технологии CRISPR-Cas. Вместо того, чтобы полностью разрезать нить РНК, «мертвый» Cas13 позволяет другому белку, деаминазе ADAR, заменить в нужном месте аденин на инозин, эквивалентный гуанину, и тем самым обратить вредную мутацию вспять. Эту процедуру можно проделать в клетках взрослого пациента, только повторять ее придется довольно часто, чтобы исправлять молекулы РНК по мере их синтеза.
Исследователи из Гарварда, напротив, решили корректировать мутации непосредственно в геноме. Они получили новое поколение деаминаз, которое работает с 99,9% эффективностью, превращая пары азотистых оснований аденин-тимин в гуанин-цитозин. С помощью этой технологии они смогли исправить в культуре клеток человека мутацию, связанную с повышенным уровнем железа в крови (наследственный гемохроматоз).
До внедрения подобных технологий в клиническую практику еще далеко, но это не мешает ученым испытывать оптимизм по поводу своих результатов. «Новый подход к редактированию РНК открывает больше возможностей для лечения наследственных болезней практически во всех типах клеток», -- пояснил Чжан Фенг, соавтор статьи в Science.