Нет предела совершенству?
Систему CRISPR часто называют генетическими ножницами. Принцип ее работы похож на процесс редактирования газетной статьи: можно вырезать слова, но трудно вырезать отдельные буквы, и невозможно сразу понять, как изменения скажутся на смысле всего текста. Назначение CRISPR заключается в удалении нежелательных генов, виновных в том или ином заболевании, но добиться достаточного уровня точности пока не получается.
Группа исследователей из Стэнфордского университета (Stanford University) в сотрудничестве с коллегами из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) разработали способ повысить точность CRISPR. Они назвали модификацию MAGESTIC – редактирование генома высокой точности с короткими, отслеживаемыми, интрегрированными клеточными штрих-кодами (Multiplexed Accurate Genome Editing with Short, Trackable, Integrated Cellular barcodes). Если продолжать аналогию с редактированием текста, то MAGESTIC, по словам авторов, можно сравнить с работой в текстовом редакторе с применением комбинаций клавиш для быстрого поиска, вырезания и вставки фрагмента.
Основной недостаток CRISPR заключается в высоком риске возникновения неконтролируемых мутаций в генах, расположенных у границ разреза нитей ДНК. Многие клетки и вовсе не выживают после вмешательства. Поэтому прогнозы после редактирования генома является довольно приблизительными.
Для решения этой проблемы необходимо запрограммировать механизм CRISPR для более точного нацеливания на ген-мишень, а затем предоставить редактируемой ДНК так называемый шаблон в виде донорской ДНК, копируя который, нить восстанавливалась бы без нежелательных мутаций. С этими задачами призвана справиться система MAGESTIC. Она облегчает поиск нужного гена, а также доставляет искусственную ДНК непосредственно к месту разреза. Использование MAGESTIC позволило в семь раз повысить выживаемость клеток.
Основное отличие MAGESTIC от классического редактирования – новый тип клеточных штрих-кодов. Традиционно для экспрессии направляющих РНК и для хранения штрих-кодов, по которым потом можно отслеживать произведенные изменения, используются небольшие кольца ДНК (плазмиды). При этом в одной клетке может находиться от 10 до 40 плазмид, и при делении они могут неравномерно распределяться между дочерними клетками. В новой методике метки интегрируются в хромосомы, поэтому их можно легко найти и идентифицировать.
Несмотря на стремительный прогресс технологий, ученые до сих пор не знают предназначения части генов. MAGESTIC может устранить «белые пятна» в понимании функций генома, позволяя удалять интересующий ген и наблюдать происходящие с клеткой изменения. Кроме того, система MAGESTIC способна работать одновременно с большим количеством клеток, экономя время и силы исследователей.
Статья K. R. Roy at al. Multiplexed precision genome editing with trackable genomic barcodes in yeast опубликована в Nature Biotechnology.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам NIST: From Clipping Scissors to Word Processor.