Большинство слышали о CRISPR / Cas9 — технологии редактирования генов, которая произвела революцию в биомедицинских исследованиях. Теперь исследователи добавили еще один инструмент в набор для редактирования генов — авторы новой работы открыли новый способ использования технологии, который повышает эффективность редактирования и позволяет восстанавливать поврежденные участки ДНК.
Редактирование генов вышло на новый уровень: встречайте CRISPR, которому не нужны вирусы
Модифицированные вирусы зарекомендовали себя как удобный способ доставки в ядро клетки белков для редактирования генов CRISPR / Cas9, но они дороги, их трудно масштабировать и они потенциально токсичны.
Depositphotos
Исследователи смогли исключить вирусы из технологии редактирования генов и увеличили ее точность и эффективность.
Новый уровень CRISPR / Cas
Новая версия технологии CRISPR / Cas9 построена по образу и подобию естественной системы редактирования генома, используемой бактериями в качестве иммунной защиты. Когда бактерии заражаются вирусом, они ‘отрезают’ небольшой фрагмент ДНК вируса и вставляют его в свою собственную ДНК в особое положение, известное как матрица CRISPR.
Это означает, что вирус может быть распознан, если он повторно проникает в бактерию, она может распознать его и уничтожить.
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали невирусную систему доставки, которая повышает эффективность возможностей редактирования генов CRISPR / Cas9 и значительно улучшает репарацию ДНК.
Вирусы, используемые для редактирования генов, дороги, их трудно масштабировать и они потенциально токсичны для клеток. Поэтому исследователи разработали альтернативный метод доставки генов, добавив межцепочечные сшивки в процесс репарации.
Разделение двухспиральных нитей ДНК имеет важное значение для клеточных процессов, таких как репликация и транскрипция. Межцепочечные сшивки (ICLS) представляют собой токсичные повреждения ДНК, которые связывают эти цепи вместе, препятствуя разделению и, следовательно, транскрипции и репликации. Многие виды химиотерапии рака создают ICLS, которые блокируют репликацию раковых клеток.
Исследователи обнаружили, что повреждение, вызванное добавлением ICLS в гомологичную репарацию, фактически повысило вероятность успеха редактирования генов и стимулировало клеточное восстановление.
«По сути, то, что мы сделали, это взяли эту шаблонную ДНК и повредили ее, — сказал Крис Ричардсон, автор исследования. — На самом деле мы повредили ее самым серьезным способом, который можно придумать. И клетка не говорит: ‘Это мусор, позволь мне его выбросить’. На самом деле клетка говорит: ‘Это выглядит великолепно; позвольте мне вставить это в мой геном».
Они обнаружили, что использование ICLS улучшило активность редактирования генов в три раза по сравнению с несшитыми контрольными экспериментами. С увеличением активности редактирования исследователи ожидали увидеть больше ошибок; вместо этого они не увидели увеличения частоты мутаций.