CRISPR/Cas9 є одним із найпопулярніших методів редагування генів. Його творці були удостоєні Нобелівської премії. Тепер – випадково – група вчених з одного з американських університетів знайшла спосіб зробити метод ще ефективнішим.
Вчені вдосконалили відомий метод редагування генів CRISPR/Cas9, підвищивши його ефективність у кілька разів. У той же час вони виявили невідомий раніше спосіб відновлення генів у клітинах.
Перехресні з’єднання
З моменту свого розвитку метод маніпуляції з генами CRISPR/Cas9 став постійним пристроєм у біотехнологічних лабораторіях по всьому світу. У 2020 році вона навіть отримала Нобелівську премію. Він використовує природні методи, які використовують бактерії для боротьби з вірусами.
Бактерія виявляє вірусну ДНК і додає її до свого генетичного матеріалу, щоб у майбутньому вона могла швидко виявити та знищити таку ДНК. Біотехнологи використовують ферменти, що діють у цьому механізмі, і природні механізми, які відновлюють клітинну ДНК, щоб включити вибрану ДНК у геном клітини, наприклад, людської, як частину генної терапії.
Вченим з Каліфорнійського університету США в Санта-Барбарі вдалося в кілька разів поліпшити вбудовування нових генів в геном клітини. У вставленій ДНК вони утворили так звані перехресні зв’язки, з’єднуючи між собою різні ділянки подвійної спіралі.
Нобелівська премія з хімії 2020Мацей Зелінський/PAP
«Ми їх пошкодили»
Така ДНК неактивна, оскільки клітина сприймає її як дефектну. Однак, як виявилося, при контакті з ним клітини запускали потужні, раніше невідомі процеси відновлення і вбудовували цю ДНК в свій геном.
«По суті, ми взяли ДНК і пошкодили її», — сказав Кріс Річардсон, співавтор статті, опублікованої в науковому журналі Nature Biotechnology. Ми завдали їм шкоди найгіршим способом, який тільки можна собі уявити. Але мобільний телефон не сказав: «Гей, це сміття, я його викину». Вона сказала: «Гей, це виглядає чудово, я вставлю це в свій геном», — пояснив біотехнолог.
Це відкриття стало щасливим збігом обставин. Працюючи над очищенням білків для вивчення механізмів відновлення ДНК, провідний автор Ханна Гасемі помітила несподівані зміни в результатах своїх експериментів.
– Ми зробили хімічні модифікації ДНК, щоб мати можливість витягти її з клітин і побачити, які білки до неї прикріплюються. Я просто перевіряла, чи така модифікація якимось чином вплинула на редагування цих генів, – сказала вона. «Я очікувала або відсутність змін, або ослаблення видання», – додала вона.
Натомість виявилося, що зшита ДНК у клітині редагувалася втричі інтенсивніше, ніж звичайна ДНК. Більше того, незважаючи на більш інтенсивне редагування (а це означає більший ризик помилок), дослідники не виявили збільшення кількості мутацій.
ДНК – ілюстративне фотоShutterstock
Вони вже знають, де це використовувати
Зараз вчені досліджують різні механізми, які могли призвести до спостережуваних результатів. «Ми вважаємо, що клітина виявляє та намагається відновити пошкоджену ДНК, до якої ми додали незвичайні зв’язки», — сказав Річардсон.
За словами вчених, новий метод буде скоріше використовуватися для маніпулювання генами ex-vivo, тобто для лабораторних досліджень, наприклад, на захворювання. «Тепер ми можемо ефективніше вимикати різні гени та вставляти нові сегменти в геноми, щоб проводити дослідження поза людським тілом, у лабораторії», — пояснив Гасемі.
Основне джерело фото: Shutterstock
