Разработана новая технология редактирования ДНК с помощью CRISPR / Cas9

CRISPR/Cas9 — стремительно развивающаяся технология редактирования генома, основанная на инструментах иммунной системы бактерий. В основе этой технологии — участки бактериальной ДНК под названием сгруппированные короткие палиндромные повторы (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR). Между этими повторами располагаются фрагменты ДНК (спейсеры), которые несут в себе следы атаковавших бактерию вирусов — что-то вроде картотеки преступников. При повторной атаке вируса бактерия распознаёт и уничтожает его с помощью Cas-белков, которые разрезают вирусную ДНК. С 2013 года начались исследования этой бактериальной системы по редактированию генома в клетках высших организмов. Хотя ученым уже удалось достигнуть немалых успехов в этом направлении, уязвимым местом технологии CRISPR/Cas9 оставалась возможность возникновения нежелательных мутаций из-за сопровождавших ее двухцепочечных разрывов ДНК. Похоже, что обойти эту преграду удалось в новой работе команде биоинженеров. Для своих опытов они взяли вместо активного белка Cas9 его неактивную форму, которая может нацеливаться на определенные места в геноме, но уже не режет ДНК. Вместо этого Cas9 активирует нужные гены, соединяясь с молекулярными переключателями, активирующим транскрипцию доменами (АТД). Но у бактерии это соединение, Cas9/АТД, слишком велико, чтобы его можно было внедрить в живую клетку, прикрепив к адено-ассоциированному вирусу (AAV). Ученые смогли обойти эту проблему, разделив Cas9 с активаторами транскрипции и направляющей РНК и упаковав их в разные AAV таким образом, чтобы они смогли соединиться уже внутри клетки. Доставленные таким образом в «два рейса» белок Cas9 и активатор вместе с РНК показали в экспериментах свою высокую эффективность по эпигенетическому регулированию генома. Не затрагивая саму ДНК, внедренные в клетку компоненты системы CRISPR/Cas9 успешно меняли активность генов. Ученые проверили это на мышах с острой почечной недостаточностью, диабетом 1 типа и мышечной дистрофией. В каждом случае они разработали свою систему CRISPR / Cas9, чтобы повысить экспрессию определенного гена, связанного с болезнью. Так, в случае заболевания почек были успешно активированы два гена, которые улучшали функцию почек после острой фазы болезни. У мышей с диабетом удалось повысить активность генов, которые связаны с производством инсулина. В итоге у мышей происходило заметное понижение уровня глюкозы в крови. У мышей с мышечной дистрофией также удалось активировать гены, которые облегчали течение болезни. «Результаты показывают, что CRISPR / Cas9-опосредованная активация целевого гена может быть достигнута, что приводит к наблюдаемым изменениям и уменьшению симптомов болезни. Это даёт новые возможности для разработки целевой эпигенетической терапии против болезней человека» - пишут авторы работы. Исследование опубликовано в журнале Cell. Подробнее о принципах современного генного редактирования читайте на «Чердаке».