Новый инструмент редактирования генов может быть опасен для здоровья

Чтобы сделать инструмент редактирования генов более точным и легким в управлении, инженеры Университета Райса разделили его на две части, которые собираются вместе только при добавлении третьей небольшой молекулы.

Исследователи из лаборатории инженера-химика и биомолекулярного инженера Сюэ Шерри Гао создали генный редактор на основе CRISPR, предназначенный для аденина — одного из четырех основных строительных блоков ДНК, — который остается неактивным в разобранном состоянии, но начинает работать после добавления связывающей молекулы.

По сравнению с интактным оригиналом, расщепленный редактор более точен и остается активным в течение более узкого промежутка времени, что важно для предотвращения нецелевых правок. Более того, активирующая малая молекула, используемая для соединения двух частей инструмента, уже применяется в качестве противоракового и иммуносупрессивного препарата.

Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, инструмент, разработанный Гао и соавторами, показал хорошие результаты как в культурах человеческих клеток, так и на живых мышах, где он точно редактировал одну пару оснований в целевом гене. Учитывая, что мутации в одной паре оснований ¾ также известные как точечные мутации ⎯ являются причиной тысяч заболеваний, редактор расщепления может иметь широкое терапевтическое применение.

Этот инструмент способен исправить почти половину вызывающих заболевания точечных мутаций в нашем геноме, — говорит ведущий автор исследования Хунчжи Цзэн, аспирант лаборатории Гао.

Однако существующие редакторы адениновых оснований находятся в состоянии постоянного «включения», что может привести к нежелательным изменениям генома наряду с желаемой коррекцией генома хозяина.

Наша группа поставила перед собой задачу создать гораздо более совершенную версию, которая может включаться или выключаться по мере необходимости, обеспечивая непревзойденный уровень безопасности и точности.

Чтобы установить «выключатель», исследователи разделили редактор адениновых оснований на два отдельных белка, которые остаются неактивными до тех пор, пока в них не будет добавлен сиролимус (ранее известный как рапамицин) — молекула, обнаруженная в 1972 г. в почвенных бактериях на острове Пасхи и одобренная Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США для использования в терапии рака и других медицинских процедурах.

При введении этой небольшой молекулы два отдельных неактивных фрагмента редактора адениновых оснований склеиваются и становятся активными, — говорит Цзэн.

По мере метаболизма рапамицина в организме эти два фрагмента разъединяются, деактивируя систему.

Исследователи обнаружили некоторые дополнительные преимущества разделения генного редактора на две части.

По сравнению с цельным редактором, наша версия снижает общее количество нецелевых правок более чем на 70% и повышает точность целевых правок, — сказал Цзэн.

В сотрудничестве с Чжэном Сунем, доцентом кафедры молекулярной и клеточной биологии и отделения эндокринологии, диабета и обмена веществ медицинского факультета Бэйлорского медицинского колледжа, исследователи нацелились на ген PCSK9, который служит основой для создания белка, помогающего регулировать уровень холестерина в крови.

Мы надеемся, что в конечном итоге наш инструмент редактирования расщепленного генома будет применяться с более высокой точностью для решения вопросов, связанных со здоровьем человека, гораздо более безопасным способом, — заключает доцент Гао.

21.09.2023