Разработанная менее десяти лет назад технология редактирования генома CRISPR/Cas9 стала настоящим прорывом в генетике. Комплекс CRISPR/Cas9 состоит из двух частей: Cas9, белок, редактирующий гены и гидовая РНК (гРНК), которая направляет Cas9 к выбранному для редактирования гену. Такая схема работы чем-то напоминает ножницы.
Подобным образом работает иммунная система бактерий в ответ на столкновение с вирусами. В зависимости от конечной цели можно использовать различные варианты белка, но Cas9 зарекомендовал себя как самый легко программируемый фермент. Одним из недостатков технологии является тот факт, что гРНК включена всегда, то есть выполняет свою функцию независимо от типа клетки, в которой она находится, что может привести к различным нежелательным мутациям в здоровых клетках. В результате требуется дополнительные меры для ограничения регуляции выбранного целевого гена.
Для решения этой проблемы учёные разработали т.н. условную гРНК, которая меняет форму в ответ на наличие или отсутствие определенных веществ в ее окружении. В результате условные гРНК могут выполнять логические функции, такие как «если X, то Y» или «если не X, то не Y», где X является маркером для определенного типа ткани или болезненного состояния, определяющим редактирование, молчание или активацию целевого гена Y.
Новые гРНК программируются на двух уровнях: последовательность X, контролирующая место регуляции генов, и последовательность Y, контролирующая мишень для работы фермента. Учёные сумели продемонстрировать на бактериальных клетках как включение-выключение белка с изначально активными условными гРНК, которые отключаются триггером РНК, так и выключение-включение с изначально неактивными условными гРНК, которые активируются триггером РНК. То есть фермент начинает свою работу в ответ на присутствие определенных биомаркеров, и дезактивируется в их отсутствие. Более того, учёным удалось перенести один из механизмов с бактериальных клеток на клетки млекопитающих.
Конечно, предстоит ещё много работы, но учёные надеются, что изобретение позволит избирательно лечить больные клетки, оставляя здоровые нетронутыми.
Статья Hannevich-Hollatz et. al Conditional Guide RNAs: Programmable Conditional Regulation of CRISPR/Cas Function in Bacterial and Mammalian Cells via Dynamic RNA Nanotechnology опубликована в журнале ACS Central Science.
Елена Панасюк, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Caltech: The Swiss Army Knife of Gene Editing Gets New Control.
