Добавена е нова техника към набора от инструменти за редактиране на гени CRISPR. Известна като PASTE, системата използва вирусни ензими за „плъзгане и пускане“ на големи участъци от ДНК в генома, което може да помогне за лечението на редица генетични заболявания.
Системата CRISPR произхожда от бактерии, които я използват като защитен механизъм срещу вируси, които ги нападат. По същество, ако една бактерия оцелее след вирусна инфекция, тя ще използва ензими CRISPR, за да изреже малък сегмент от ДНК на вируса и да го използва, за да си напомни как да се бори с бъдещи инфекции на този вирус.
През последните няколко десетилетия учените адаптираха тази система в мощен инструмент за генно инженерство. Системата CRISPR се състои от ензим, обикновено наречен Cas9, който разрязва ДНК и къса РНК последователност, която насочва системата да направи това разрязване в правилната част на генома. Това може да се използва за изрязване на проблемни гени, като тези, които причиняват заболяване, и може да ги замени с други, по-полезни гени. Проблемът е, че този процес включва разкъсване на двете вериги на ДНК, което може да бъде трудно за клетката да се възстанови по предназначение, което води до непредвидени промени и по-висок риск от рак в редактираните клетки.
Така изследователите от Масачузетския технологичен институт се заеха да разработят нова версия на инструмента, който е по-щадящ към генома. Вместо метода „изрязване и поставяне“ на съществуващия CRISPR-Cas9, екипът описва новия метод като по-скоро система „плъзгане и пускане“. PASTE, което означава Programmable Addition via Site-specific Targeting Elements, все още използва ензим Cas9 за рязане на ДНК на място, посочено от направляващата РНК, но разликата е, че новата система реже едната верига и след това другата, а не и двете на веднъж.
Вмъкването на новите гени се управлява от ензими, наречени серин интегрази, които се използват от вирусите, за да заразят бактериите и да вмъкнат тяхната ДНК в генома на мишената – ирония, като се има предвид произходът на CRISPR като защита на бактериите срещу точно тези атаки. Тези интегрази естествено търсят специфични последователности в целевия геном, така че след като системата PASTE направи своя нежен разрез, тя вмъква малката последователност на „място за кацане“, която интегразите търсят. И накрая, интегразата вмъква своя ДНК полезен товар в генома на това място.
В поредица от тестове екипът постави системата PASTE да работи в човешки чернодробни клетки, Т клетки и лимфобласти, вмъквайки 13 различни гена в девет места в генома. Процентът на успех беше до 60% и генерира много малко грешки на мястото на вмъкване. Тестовете при мишки с „хуманизиран“ черен дроб обаче работят само в около 2,5% от клетките.
Тази техника не само е по-нежна и потенциално по-безопасна, но екипът казва, че е успял да вмъкне огромни количества ДНК наведнъж – до 36 000 базови двойки в тестове. Това може да го направи особено полезен за заместване на дефектни гени като тези, които причиняват кистозна фиброза или болестта на Хънтингтън.
„Това е нов генетичен начин за потенциално насочване към тези наистина трудни за лечение заболявания“, каза Омар Абудайе, старши автор на изследването. „Искахме да работим за това, което генната терапия трябваше да направи в първоначалното си начало, което е да замени гените, а не само да коригира индивидуалните мутации.“
Въпреки че има още много работа за подобряване на PASTE, преди да може да започне да работи за лечение на тези заболявания, няма недостиг на други нежни вариации на CRISPR в процес на разработка. Това включва CRISPR-Combo, MAGESTIC, RLR и системи, използващи бактериофаги или скачащи гени.
Новото изследване е публикувано в списанието Природни биотехнологии.
източник: MIT
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
