Генные инженеры из Гарвардского университета разработали новую технологию редактирования генов, которая, как надеются биологи, позволит избавляться от ошибок в генетическом коде человека. Потенциально разработка открывает путь к излечению тысяч смертельных наследственных заболеваний. Доклад с результатами исследования публикует международный научный еженедельник Nature.
Предполагается, что новая техника позволит врачам вносить изменения в ДНК людей и влиять на молекулярные машины, которые и определяют устройство человека. Это дает возможность победить мутации генов, приводящие к наследственным болезням - от генетической слепоты до серповидноклеточной анемии, метаболических нарушений и кистозного фиброза. Кроме того, новую технологию можно использовать для записи полезных мутаций в ДНК, уверены авторы открытия.
Технология получила название ABE (в переводе - "базовый редактор аденина"). Эта молекулярная машина непосредственно преобразует один строительный блок ДНК в другой. Последовательности ДНК состоят из четырех азотистых оснований: аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц). Эти молекулы - алфавит генетического кода - выстраиваются в две длинные парные цепочки, где напротив Г всегда стоит Ц, а к А всегда прикреплена Т.
В этой последовательности могут возникать ошибки, которые считаются генными мутациями. В таком случае нужно максимально аккуратно исправить ошибочный набор молекул на верный. Предложенная технология базового редактирования позволяет точечно заменить одну букву в паре на другую. В этом случае в молекуле ДНК возникает напряженность, ведь напротив, например, переписанной Т будет стоять не ее законная пара - аденин, а оставшийся гуанин. В таком случае клетка сама пытается исправить неточность и восстановить нужную последовательность.
Таким образом, изменения, внесенные в ДНК с помощью ABE, намного точнее изменений, которые внесены с помощью ведущей и самой известной до сих пор технологии редактирования генома CRISPR. Как говорит один из авторов исследования, молекулярный биолог Дэвид Лю, "CRISPR - это как ножницы, а наш базовый редактор - это карандаш".
Метод CRISPR/Cas основан на том, что в клетку запускают белок (Cas), который "режет" цепочку ДНК там, где необходимо устранить мутацию. Разрыв привлекает клеточные ремонтные машины, которые пытаются исправить повреждение и в ходе ремонта меняют ошибочный кусок ДНК на новый. Однако для такой заплатки необходим шаблон - парная хромосома без мутации или специально созданная модель.
Главный недостаток этого метода заключается в том, что всегда остается вероятность, что вместе с исправлением ошибки в ДНК будут внесены непредусмотренные изменения. Поэтому биотехнологи решили модифицировать белок в CRISPR/Cas. По новой технологии он не "режет" обе нити ДНК, а просто прикрепляется к нужному месту цепочки и приносит с собой другой белок, меняющий одну генетическую букву на другую.
"Мы разработали новый базовый редактор - молекулярную машину, которая работает предсказуемо, эффективно, необратимо и чисто, позволяя исправить мутации в геноме живых клеток, - поясняет Лю. - Эти изменения направлены на конкретные точки в геноме человека, а потому они исправляют конкретную мутацию, связанную с определенным заболеванием".
Как пишет The Independent, технологию ABE уже протестировали в лаборатории, исправляя мутацию, ответственную за наследственный гемохроматоз (HHC) - заболевание, вызывающее переизбыток железа в организме. Результаты исследования получили положительные отзывы многих ученых.
"Многие генетические заболевания вызваны мутациями генов, когда только одна базовая пара была заменена другой. Это делает новый метод базового редактирования крайне полезным как в фундаментальных исследованиях, так и для моделирования болезней и теоретически для коррекции генетических заболеваний, - уверен профессор Робин Ловелл-Бадж, руководитель группы в Институте Фрэнсиса Крика в Лондоне. - Конечно, потребуется гораздо больше исследований, чтобы доказать безопасность метода и повысить его эффективность, которая уже сейчас составляет впечатляющие 50%, но это захватывающая разработка".
"Эта работа стала новым этапом эволюции в истории технологии CRISPR", - считает Даррен Гриффин, профессор генетики в Кентском университете.
"Появившаяся возможность напрямую изменять все четыре пары азотистых оснований с такой точностью дает нам новое оружие против болезней, - уверена доктор Хелен О'Нил, руководитель программы по репродуктивной науке в Университетском колледже Лондона. - Это открытие станет невероятно мощным толчком в исследовании генных мутаций и в будущем поможет в борьбе с ними".
Материал предоставлен проектом "+1".