О технологии редактирования генома молекулярными ножницами CRISPR/Cas9 слышали многие. Как известно, она позволяет удалять и заменять участки ДНК, виновные в развитии тех или иных генетических заболеваний. Но в некоторых случаях есть необходимость изменить не только гены в ДНК, но и в ее рабочей копии – РНК.
Исследователи из Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies, США) модифицировали генетические ножницы, придав им способность редактировать РНК. Это позволило исправить дисбаланс белков в клетках мозга пациентов, страдающих деменцией.
Система CRISPR/CasRx, нацеленная на РНК, открывает огромный потенциал генной инженерии белков, дает исследователям мощное подспорье для разработки новых методов генотерапии, а также изучения биологических процессов.
Фермент CasRx (фиолетовый) в ядрах клеток человека (серые).
Здоровье РНК играет важную роль в поддержании баланса белков в клетках. Последовательность азотистых оснований в составе РНК, меняясь в процессе альтернативного сплайсинга, приводит к синтезу необходимых белков. Проблема в том, что нарушения при соединении разобщенной цепи нуклеотидов иногда приводит к тяжелым последствиям: могут развиться спинальная мышечная атрофия, атипичный фиброз легких или лобно-височная деменция. Развитие технологий, позволяющих редактировать РНК, позволит излечить эти заболевания.
CRISPR представляет собой специальные области бактериального генома, содержащие фрагменты ДНК. Фермент Cas9 расщепляет ДНК в том месте, на которое укажет РНК. Так работает система редактирования ДНК.
Для создания РНК-ножниц ученые осуществили поиск нового фермента, который рассекал бы нить РНК подобно тому, как это делает Cas9 с ДНК. Была разработана специальная программа, позволившая выявить группу ферментов Cas13d, нацеленных на РНК. Наиболее подходящим белком из этого семейства оказался CasRx, который был получен от кишечной бактерии Ruminococcus flavefaciens штамма XPD3002.
Система CRISPR/CasRx была испытана на клеточной модели лобно-височной деменции – нейродегенеративном заболевании, при котором происходит накопление двух видов патологического белка тау-протеина. Исследователи генетически «нацелили» CasRx на участок РНК, участвующий в синтезе тау-протеинов. Для этого CasRx упаковали в вирусную оболочку. Эффективность лечения составила 80%, уровень патологического белка резко снизился.
По сравнению с другими способами редактирования РНК, CRISPR/CasRx имеет ряд преимуществ. Во-первых, это небольшие размеры, позволяющие использовать для доставки в ядро вирусные векторы. Во-вторых, CRISPR/CasRx обладает высокой эффективностью. И наконец, практически полностью отсутствуют нежелательные эффекты в виде воздействия на нецелевые участки РНК.
Авторы пишут об огромном потенциале описанной методики в борьбе с заболеваниями, связанными с нарушением синтеза белка. По их мнению, CRISPR/CasRx – богатый и пока не изученный ресурс для создания новых технологий.
Статья S. Konermann et al. Transcriptome engineering with RNA-targeting Type VI-D CRISPR effectors опубликована в журнале Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Salk News: CRISPR genetic editing takes another big step forward, targeting RNA.
