Генетики из Гарварда и MIT создали необычную систему редактирования генома, которая позволяет произвольно менять один тип генетических «букв» на другой и чинить мутации в ДНК, не разрывая ее при этом на части, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
«Мы создали редактор «букв» ДНК, молекулярную машину, которая может очень гибко и бесповоротно менять структуру нуклеотидов и исправлять мутации в ДНК клеток. Подобная система позволяет нам ликвидировать «опечатки» в человеческом геноме, связанные с развитием определенных болезней», — заявил Дэвид Лиу (David Liu) из Гарвардского университета (США).
За последние годы ученые создали или нашли в природе несколько десятков новых систем редактирования генома, которые позволяют с очень высокой точностью «вырезать» повреждённые сегменты ДНК и заменять их на правильные последовательности генетических «букв»-нуклеотидов.
Главным недостатком всех этих систем, как пишут ученые, являлось то, что CRISPR/Cas9 и его конкуренты позволяют редактировать и удалять или вставлять участки ДНК длиной в несколько десяток «букв». Подобный «блоковый» характер редактирования не мешает опытам по созданию новых трансгенных организмов, но он избыточен и даже вреден для медицинских целей – зачастую исправление того или иного гена требует точечного удаления или замены всего одной «буквы».
Кроме того, удаление мутаций при помощи CRISPR и прочих систем редактирования генома неизбежно приводит к тому, что вся цепочка ДНК разрывается и затем повторно соединяется, что в некоторых случаях может привести к появлению новых мутаций и к фатальным повреждениям генома, что заставит «редактируемые» клетки самоликвидироваться.
Лиу и его коллеги уже несколько лет работают над решением всех этих проблем, используя принципиально иной подход к редактированию генома – они не пытаются «вырезать» мутацию и «вставить» правильный сегмент ДНК, а ищут способы превращения одного типа генетических букв в другой.
В прошлом году они сделали первый шаг к реализации этой задачи, создав набор синтетических ферментов, которые могут превращать цитозин в тимин, и аденин в гуанин. Для этого они склеили поврежденную версию белка Cas9, способную распознавать, но не вырезать «мутантную» ДНК, и особую последовательность аминокислот, меняющую структуру азотистых оснований в «буквах» ДНК.
Вводя в такие клетки различные версии «редактора» нуклеотидов, ученые обрабатывали микробов антибиотиком и наблюдали за тем, погибнут они или нет. Если редактор сработал, то тогда микробы должны повторно стать неуязвимыми к действию хлорамфеникола, что сразу будет очевидно для любого человека, наблюдающего за микробами.
Подобный подход позволил биологам «вывести» такую версию «корректора» ДНК, точность работы которой составляет практически 100% — по подсчетам ученых, она внесла лишь небольшое число опечаток в гены человеческих раковых клеток, на которых впоследствии экспериментировали Лиу и его команда.
По словам генетика, его команда уже разработала несколько экспериментальных терапий, которые исправляют «опечатки», связанные с развитием серповидноклеточной анемии, и гемохроматозом, наследственной болезнью, приводящей к накоплению железа в тканях и органах человека. Как надеются ученые, их разработка поможет победить примерно 65% всех наследственных болезней, существующих сегодня.
Источник: ria.ru
