Редактирование генов с помощью CRISPR/Cas9 может привести к клеточной токсичности и нестабильности генома

389

CRISPR/Cas9 — это точный метод редактирования генов, разработка которого была отмечена Нобелевской премией по химии 2020 года. Широко известный как «генетические ножницы», CRISPR позволяет вводить желаемую последовательность ДНК (практически) в любое место генома, тем самым модифицируя или инактивируя ген. Этот метод широко используется в биомедицинских исследованиях, и некоторые методы лечения на основе CRISPR проходят клинические испытания для лечения заболеваний крови человека, некоторых видов рака и ВИЧ.

Ученые IRB Barcelona под руководством исследователя ICREA доктора Фрэн Супек сообщили, что в зависимости от целевого участка генома человека редактирование гена CRISPR может привести к клеточной токсичности и нестабильности генома. Этот нежелательный эффект опосредован белком-супрессором p53 и определяется последовательностью ДНК вблизи точки редактирования и различными эпигенетическими факторами в окружающей области.

Используя вычислительные методы, исследователи из лаборатории Genome Data Science проанализировали самую популярную библиотеку CRISPR, предназначенную для клеток человека, и обнаружили 3300 целевых точек, проявляющих сильное токсическое воздействие. В работе, опубликованной в Nature Communications, также сообщается, что около 15% генов человека содержат по крайней мере одну токсичную точку редактирования.

«Наша работа направлена ​​на решение важной проблемы с TP53-ассоциированной токсичностью Cas9, которая в последнее время вызывала некоторые разногласия, а также дает рекомендации о том, как обойти эту проблему. Избегание редактирования в этих «рискованных» местах не только сделало бы редактирование CRISPR эффективнее, но, что более важно, безопаснее», — объясняет доктор Фрэн Супек.

Конкретный ген может быть отредактирован в различных позициях. «Области гена, которые важны для регуляции или имеют определенные эпигенетические маркеры, с наибольшей вероятностью вызывают реакцию p53, и поэтому их следует избегать в качестве общей рекомендации», — говорят ученые.

p53-опосредованная токсичность и онкогенез

p53 — это белок, известный как хранитель генома. Он выявляет повреждение ДНК и приводит клетки к прекращению деления и может вызвать запрограммированную смерть, тем самым предотвращая их воспроизведение и расширение «ошибок» в их ДНК.

Следовательно, p53 лежит в основе естественного механизма защиты от рака и других осложнений, связанных с повреждением ДНК.

Редактирование гена CRISPR часто требует разрезания обеих цепей ДНК. В некоторых случаях эта манипуляция может вызвать реакцию p53, при которой отредактированные клетки могут быть «помечены» как поврежденные, а затем удалены, что снижает эффективность процесса редактирования генов.

Однако главная сложность, связанная с p53 и редактированием генов, заключается в том, что клетки, преодолевающие редактирование CRISPR, могут сделать это именно из-за дефектного функционирования p53.

Другими словами, эти клетки могут быть менее способны обнаруживать повреждения ДНК и/или помечать клетки для запрограммированной смерти. В результате процедура редактирования генов может привести к тому, что клеточные популяции будут иметь нестабильный геном, а это означает, что они склонны к накоплению дальнейших мутаций, что увеличивает риск развития злокачественных новообразований.

«Это нежелательное последствие может повлечь за собой риск геномной нестабильности, что крайне нежелательно в контексте терапии CRISPR ex vivo, при которой клетки пациента редактируются в лаборатории и повторно вводятся пациенту. Мы надеемся, что наше исследование даст некоторые руководство по разработке более безопасных реагентов CRISPR, а также поощряет дальнейшие исследования этого вопроса», — заключают ученые.

Исследование было опубликовано в Nature Communications.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии