Идет своего рода гонка вооружений, поскольку ученые-генетики «обыскивают планету» в поисках альтернатив стандартной технологии CRISPR. По мере того, как это набирает обороты, редактирование генома человека окажется бедствием для человечества. ⁃ Редактор TN
Инструмент редактирования генов, который произвел революцию в биологии, становится еще более мощным.
CRISPR, как известно, позволяет ученым с беспрецедентной точностью нацеливать и обрезать определенную последовательность букв на нити ДНК. Это открыло новые возможности для лечения генетических заболеваний, помогая растениям адаптироваться к глобальному потеплению и даже предотвращая распространение малярии комарами.
CRISPR состоит из двух основных компонентов. Первый - это фрагмент РНК, который определяет предопределенную последовательность ДНК в геноме организма, которую ученые хотят изменить. Второй тип белка называется ферментом, который присоединяется к целевому участку ДНК и сращивает его.
Cas9 был рабочим ферментом, потому что он выполняет аккуратный, тупой срез. Но в последние несколько лет ученые начали искать - и находить - альтернативные системы CRISPR, которые работают с ферментами, отличными от Cas9.
«Cas9 - мощный инструмент, но у него есть ограничения», - сказал пионер CRISPR Фен Чжан, биоинженер в MIT и Broad Institute. «У каждого из этих белков есть недостатки и сильные стороны, и вместе они помогают нам создать гораздо более универсальный набор инструментов».
Некоторые из новых ферментов Cas по-разному резают ДНК, что повышает вероятность того, что определенные изменения сработают. Другие ферменты меньше, что позволяет ученым легче вставить их в клетки.
«Разнообразие белков CRISPR исключительно широкое», - сказал Бенджамин Оукс, предприниматель из Инновационного института геномики, совместного проекта Калифорнийского университета в Беркли и Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Они развивались на протяжении тысячелетий, и природа разработала сотни, если не тысячи, которые могут работать».
В природе бактерии используют эту технологию в качестве защитного механизма для обнаружения и уничтожения атакующих вирусов.
Бактерии хранят последовательности вирусной ДНК внутри своей собственной ДНК, отмеченные повторяющимися последовательностями букв. Отсюда и название системы CRISPR, которое обозначает Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repets. (Первые обнаруженные системы CRISPR действительно были частично палиндромными, однако ученые позже обнаружили, что это не всегда так.)
CRISPR-Cas9 уже зарекомендовал себя как чрезвычайно полезный инструмент для широкого спектра генетических изменений, включая включение и выключение генов, их полное отключение, введение новой ДНК в геном и удаление ненужной ДНК.
Но ученые задались вопросом, что другие ферменты CRISPR могли бы принести к генетической таблице редактирования.
CRISPR-Cas12a была первой системой после CRISPR-Cas9, которая использовалась для редактирования генов в лаборатории. Недавнее исследование двоюродного брата Cas12a Cas12b продемонстрировало, что этот вариант может также редактировать геном человека, предоставляя ученым еще один инструмент для борьбы с генетическими заболеваниями.
Другая работа пролила свет на набор дополнительных многообещающих ферментов CRISPR, включая Cas13, Cas14 и CasY. Последний кандидат, CasX, был подробно описан в понедельник в исследовании Оукса и других в журнале Nature.
По словам Чжана, сравнение систем CRISPR похоже на сравнение фруктов. Если энзимы Cas9 - яблоки, то энзимы Cas12 могут быть сливами - все еще съедобными и вкусными, но также совершенно разными.
И как фрукты, эти разные системы имеют вариации внутри них. Так же, как есть подвиды слив, существует также большое разнообразие ферментов Cas12.
wpDiscuz