Ученые смогли внедрить крупные гены в геномы клеток

Американские ученые из Массачусетского технологического института разработали инструмент PASTE, который позволяет встраивать крупные гены в нужные участки генома. Этот инструмент может быть использован для лечения наследственных заболеваний, таких как гемофилия или болезнь Хантингтона. Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.CRISPR/Cas9 — это система редактирования генома, которая состоит из фермента Cas9, способного разрезать ДНК, и короткой цепочки РНК, которая его направляет. Когда система CRISPR доставляется в клетки, в геномной ДНК делается разрез и запускается процесс репарации ДНК. В ходе него часть геномной ДНК может быть удалена. Если же вместе с системой CRISPR доставляется шаблон ДНК, то он может быть встроен в геном. Недостатком системы является то, что для осуществления процесса нужно делать двухцепочечные разрывы ДНК, что может привести к удалению или перестройке участков хромосом. Это вредно для клеток. Еще одно ограничение системы CRISPR — то, что она работает только в делящихся клетках, потому что только в них активны процессы репарации ДНК.Американские ученые попытались разработать инструмент, который был бы способен вырезать дефектный ген и встроить на его место новый, при этом не внося двухцепочечные разрывы. Для этого исследователи воспользовались интегразами — ферментами, которые вирусы используют для того, чтобы встраиваться в геном. В особенности ученых заинтересовали сериновые интегразы, потому что они могут встраивать большие фрагменты ДНК, до 50 тысяч пар нуклеотидов. Их недостатком является то, что интегразы распознают строго специфические последовательности, в которые встраиваются, и их тяжело «перепрограммировать». Тогда ученые объединили интегразы с системой CRISPR, создав инструмент PASTE. Фермент Cas9 разрезает геномную ДНК в определенном месте и встраивает специфическую последовательность из 46 нуклеотидов, которая узнается интегразами. Далее интеграза может встроить более крупный участок ДНК в геном.Ученые проверили работу PASTE на нескольких типах клеток человека: гепатоцитах (клетки печени), Т-клетках, лимфобластах (незрелые лимфоциты). Они проверили доставку 13 различных генов и смогли встроить их в 9 разных участков генома. Успешность экспериментов ранжировалась от 5 до 60%. При этом было мало нежелательных последствий, таких как вставки или удаление участков генома. Также исследователи показали, что способны вставлять гены в гуманизированную печень мышей. У таких мышей печень на 70% состоит из человеческих гепатоцитов, и ученые смогли успешно встроить новые гены в 2,5% этих клеток.Ученые смогли встроить последовательности ДНК длиной до 36 тысяч пар нуклеотидов. Технология PASTE может быть использована для генной терапии многих наследственных заболеваний, таких как гемофилия или болезнь Хантингтона. В дальнейшем ученые планируют попробовать с помощью инструмента PASTE заменить дефектный ген, вызывающий муковисцидоз.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.