«Мягкая» технология CRISPR может предложить новую коррекцию генетических дефектов

Лечение изнурительных генетических заболеваний является одной из самых больших проблем современной медицины. За последнее десятилетие развитие технологий CRISPR и достижения в исследованиях генов дали новую надежду пациентам и их семьям, хотя безопасность этих новых подходов остается серьезной проблемой.

Опубликовано 1 июля в журнале научный прогрессГруппа биологов UCSD, в которую входят ученый с докторской степенью Ситара Рой, специалист Аннабель Гишар и профессор Итан Бир, описывает новый, более безопасный подход, который может исправить генетические дефекты в будущем. Их стратегия, в которой используется природный механизм восстановления ДНК, обеспечивает основу для новых стратегий генной терапии, потенциально способных лечить широкий спектр генетических заболеваний.

Во многих случаях люди с генетическими нарушениями несут различные мутации в двух копиях генов, унаследованных от родителей. Это означает, что часто мутация на одной хромосоме будет иметь функциональную эквивалентную последовательность на другой хромосоме. Исследователи использовали инструменты редактирования CRISPR, чтобы использовать этот факт.

«Здоровый вариант может быть использован механизмом восстановления клеток для исправления дефектной мутации после разрезания мутировавшей ДНК», — сказал Гишар, старший автор исследования. «

Работая на плодовых мушках, исследователи создали мутации, которые позволяют визуализировать такую ​​«репарацию гомологичной хромосомной матрицы» или HTR, производя пигменты в их глазах. Эти мутанты изначально появились с полностью белыми глазами. Но когда те же мухи экспрессировали компоненты CRISPR (направляющая РНК плюс Cas9), у них показывались большие красные пятна на глазах — признак того, что механизм репарации ДНК клетки успешно обратил мутацию, используя функциональную ДНК из другой хромосомы.

Затем они протестировали свою новую систему, используя варианты Cas9, известные как «никазы», ​​нацеленные только на одну цепь ДНК, а не на обе. Удивительно, но авторы обнаружили, что такие шутки также привели к восстановлению цвета красных глаз на высоком уровне примерно наравне с нормальными здоровыми (немутировавшими) мухами. Они обнаружили 50-70% успешность восстановления с помощью никазы по сравнению с 20-30% при двухцепочечном разрезе Cas9, который также генерирует повторяющиеся мутации и нацелен на другие участки генома (так называемые нецелевые мутации). «Я не мог поверить, насколько хорошо сработал антизапотеватель — его совсем не ожидали», — сказал Рой, ведущий автор исследования. Исследователи отмечают, что разнообразие новой системы может служить моделью восстановления генетических мутаций у млекопитающих.

«Мы еще не знаем, как этот процесс отразится на клетках человека и сможем ли мы применить его к какому-либо гену», — сказал Жишард. «Может потребоваться некоторая модификация для получения эффективного HTR для болезнетворных мутаций, переносимых человеческими хромосомами».

Новое исследование расширяет предыдущие достижения группы в области микроредактирования на «Аллели движуткоторый расширяет принципы генных драйвов с помощью РНК-гида, который указывает системе CRISPR вырезать нежелательные варианты гена и заменять их предпочтительной копией гена.

Основное преимущество исследования группы заключается в том, что их система на основе никазы вызывает значительно меньше целевых и нецелевых мутаций, что, как известно, происходит с обычными модификациями CRISPR на основе Cas9. Они также говорят, что медленная и непрерывная доставка компонентов никазы в течение нескольких дней может быть более выгодной, чем разовая доставка.

«Еще одно заметное преимущество этого подхода — его простота, — сказал Пьер. «Он основан на очень небольшом количестве компонентов, а точки ДНК являются «мягкими», в отличие от Cas9, который приводит к полному разрыву ДНК, часто сопровождаемому мутациями».

«Если частоту таких событий можно увеличить либо за счет усиления спаривания между гомологами, либо за счет улучшения процессов репарации, специфичных для нейтрофилов, такие стратегии можно использовать для коррекции многих болезнетворных доминантных или гетерозиготных мутаций», — сказал Рой.

научный прогресс Полный список авторов статьи: Ситара Рой, Сара Санс-Жюст, Маркета Шнайдер, Анкуш Урадкар, Карисса Кланчич, Зикиан Ли, Элисон Энрике Феррейра Хулио, Виктор Лопес дель Амо, Итан Пейер и Аннабель Гишар.

Поддержка исследования была оказана Национальным институтом здравоохранения (Грант R01 GM117321), премией «Выдающийся исследователь» от Paul G. Allen Frontiers Group и подарком от Tata Trusts of India Институту генетики и общества Тата (TIGS). — Калифорнийский университет в Сан-Диего и TIGS Индия.

Конкурирующие интересы Примечание: Бир имеет долю в двух компаниях, соучредителем которых он является: Synbal Inc. и Аграген, Инк. , которым могут быть полезны результаты поиска. Он также является членом совета директоров Synbal и научно-консультативного совета обеих компаний.