Новые технологии в редактировании генома человека
Технология CRISPR, позволяющая редактировать (разделять и склеивать гены), в своё время произвела настоящий переворот в научной среде. В ранних статьях мы уже писали об удивительных достижениях, которые произошли благодаря этой технологии. Например, впервые созданы полусинтетические организмы, успешно удалена вирусная ДНК из живой клетки, остановлен рост раковых клеток и многое другое. Исследователи даже записали на ДНК бактерии чёрно-белый фильм («Скачущий всадник») и сумели воспроизвести его.
Однако, не смотря на все достижения, технология CRISPR, всё ещё очень неточна и имеет ряд существенных недостатков. На бытовом примере исследователи сравнивают её с применением ножниц для редактирования газетной статьи. Можно вырезать слова, но трудно удалить отдельные буквы, а также сразу узнать, как вырезанное слово или словосочетание повлияют на смысл текста.
Учёные надеются, что в ближайшей перспективе CRISPR можно будет сделать более точным и использовать для купирования генетических мутаций у пациентов, вызывающих те или иные заболевания. Первые успешные шаги в этом направлении уже сделаны. Исследователи из Стэнфордского университета и Национального института стандартов и технологий США разработали усовершенствованную технологию CRISPR под названием MAGESTIC. Аббревиатура расшифровывается как «Мультиплексированное точное редактирование генома с короткими, отслеживаемыми, интегрированными сотовыми штрих-кодами».
Платформа CRISPR работает как инструмент для резки, в то время как MAGESTIC напоминает текстовый редактор с функцией «поиска и замены» нужных фрагментов в генетическом материале. Кроме того отмечено семикратное увеличение выживаемости клеток в процессе редактирования.
Один из авторов исследования и разработчик MAGESTIC Кевин Рой так прокомментировал свою разработку: «Наша технология редактирования генома чем-то напоминает функцию „control F“ [найти текст] в любом текстовом редакторе (например, MS Word), которая имеет дополнительную команду „заменить“, позволяющая найти нужные слова в тексте и автоматически заменить на новые. Вооружившись новой технологией мы теперь тоже можем найти нужный фрагмент в геноме и вырезать его, а затем наблюдать, как это повлияет на функцию клетки. Тем самым появляется возможность сравнить фактический эффект с прогнозируемым, рассчитанным на основе теоретических моделей. В конечном итоге это позволит улучшить модели для прогнозирования того, как те или иные генетические вариации влияют на здоровье человека и его предрасположенность к различным заболеваниям».
В случае с применения CRISPR, когда из цепочки ДНК удаляют часть генома, на месте среза возникают случайные мутации, поскольку нити ДНК воссоединяются непредсказуемыми способами. Боле того, большинство клеток погибают в процессе редактирования. Поэтому прогнозирование результатов практически невозможно. Ключевой особенностью MAGESTIC, о которой упомянул Кевин Рой в контексте сравнения с текстовым редактором, является та самая функция «замены». Новая технология помогает клетке восстановить ДНК на месте среза путём искусственной доставки «донорской» ДНК непосредственно к месту разреза, которая в дальнейшем используется в качестве матрицы для замены исходной последовательности. Использование ДНК-донора привело к семикратному увеличению выживаемости клеток, что по признанию учёных во многом стало неожиданным результатом, но безусловно позитивным.
Хотя за последние два десятилетия было достигнуто много успехов в секвенировании и редактировании ДНК, общее понимание функции геномной последовательности остается редким. Ученые очень мало знают о функции 0,1% кода, которая варьируется между людьми в популяции и отвечает за различия в восприимчивости к болезням. Исследователи рассчитывают, что MAGESTIC поможет устранить этот пробел в понимании естественной генетической изменчивости.
Источник: ScienceDaily
