Новая мутация фермента CRISPR оказалась в 100 раз более точной

Система редактирования генов CRISPR-Cas9 является чрезвычайно мощным инструментом, но у нее есть еще несколько перегибов, которые нужно сгладить. Одна из главных проблем — это нецелевые правки, которые могут иметь серьезные последствия. Теперь исследователи обнаружили конкретную мутацию фермента CRISPR, которая почти в 100 раз точнее, чем наиболее часто используемая.

Редактирование генов CRISPR основано на бактериальной системе защиты, в которой бактерии используют определенный фермент, чтобы вырезать участок ДНК патогена и сохранить его для дальнейшего использования. В следующий раз, когда этот патоген будет обнаружен, система распознает его и будет лучше оснащена, чтобы бороться с ним.

Ученым удалось использовать эту систему в качестве удобного инструмента генной инженерии. CRISPR-Cas9 использует этот механизм для поиска в геноме мишени определенной последовательности ДНК – скажем, той, которая может вызвать заболевание, – а затем вырезает ее, иногда заменяя более полезной последовательностью.

Для этого система использует направляющую РНК, которая связывается с целевой последовательностью, вызывая фермент Cas9, чтобы сделать разрез там.

Но это не всегда происходит так точно, как должно быть. Исследования показали, что направляющая РНК может иногда связываться с неправильным участком, если последовательность достаточно схожа. И редактирование неправильной ДНК потенциально может вызвать всевозможные проблемы.

Поэтому новое исследование, проведенное учеными из Медицинского университета Вэньчжоу в Китае, было направлено на изучение того, существуют ли более точные версии этого фермента.

Чтобы выяснить это, они сгенерировали множество различных мутаций Cas9, а затем проверили, насколько хорошо они смогли выделить целевую последовательность среди очень похожих – но неправильных последовательностей.

И действительно, они нашли то, что искали. Одна мутация особенно выделялась тем, что была способна отфильтровывать несоответствия, которые отличались от желаемой цели всего лишь на одну базовую пару. Ученые говорят, что это делает его в 93 раза более точным, чем исходный фермент.

При ближайшем рассмотрении также удалось выяснить, почему так происходило. В основном мутация влияет на домен распознавания фермента, который работал, чтобы ослабить контакт между направляющей РНК и Cas9. Это означает, что требуется гораздо более сильное сопряжение, чтобы вызвать сокращение – эффективно гарантируя, что только правильная последовательность выполнит эту работу.

«Предотвращение нецелевого расщепления является важнейшей задачей для разработки CRISPR для медицинских вмешательств, таких как коррекция генетических заболеваний или таргетирование раковых клеток», — говорит Фэн ГУ, ведущий исследователь исследования.

«Наши результаты указывают путь к разработке потенциально более безопасных стратегий генной терапии.»

Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS Biology.