Исследователи из Caltech улучшили CRISPR

Инструмент CRISPR быстро превратился в мощный способ редактирования генов бактерий, млекопитающих, растений, людей и даже рептилий. Его часто называют «генетическими ножницами», но новое улучшение превращает его в «генетический швейцарский армейский нож». Исследования, проведенные Caltech, усовершенствовали формулу CRISPR, чтобы дать инструменту больший контроль над тем, что происходит.

CRISPR состоит из двух основных частей: молекул РНК, которые направляют инструмент в определенные части генома, и фермента, который затем может редактировать гены в этом конкретном месте. Наиболее часто используемый фермент — это Cas9, но появляются и другие варианты, такие как Cas12a, Cas12b и CasX.

Но как бы ни был полезен CRISPR, он не идеален. Вместо того, чтобы сосредоточиться на ферменте, команда ученых из Caltech внесла улучшения в направляющую РНК. Проблема, которую они намеревались решить, состоит в том, что эти молекулы «всегда включены», то есть они будут искать свою цель независимо от того, где они находятся в организме. Это может привести к нецелевым мутациям.

Таким образом, ученые в новом исследовании разработали условные направляющие РНК (cgRNAs), которые являются более точными и более мощными, когда они достигают своей цели. Они работают с типами операторов IF / THEN, которые обычно наблюдаются в вычислительной технике: cgRNAs могут реагировать на наличие или отсутствие триггера RNA, а затем становятся активными или неактивными в ответ.

На практике это означает, что CRISPR может подождать, пока не обнаружит определенные биомаркеры в клетке, скажем, те, которые указывают на заболевание, а затем либо активировать, либо отключить ген, чтобы помочь в лечении этого заболевания. А поскольку у здоровых клеток не было бы этого биомаркера, cgRNAs не запускались бы там, сохраняя цель лечения.

Исследователи проверили технику на бактериях и смогли продемонстрировать логику ON/OFF и OFF/ON. Триггеры РНК успешно выключили запущенные cgRNAs, в то время как другие включили запущенные cgRNAs.

«Нам еще предстоит пройти долгий путь, чтобы реализовать потенциал динамической нанотехнологии РНК для разработки программируемой условной регуляции в живых организмах, но эти результаты с CRISPR / Cas9 в клетках бактерий и млекопитающих служат доказательством принципа, который мы можем использовать для предоставления биологам и врачам новые мощные инструменты», — говорит Найлс Пирс, ведущий автор исследования.

Исследование было опубликовано в журнале ACS Central Science.