Исследователь из Корнелла, который является лидером в разработке нового типа системы генного редактирования CRISPR, и его коллеги впервые применили новый метод в клетках человека — крупный прогресс в этой области.
Новая система, называемая CRISPR-Cas3, может эффективно стирать длинные участки ДНК из целевого участка в геноме человека, что не так легко достижимо в более традиционных системах CRISPR-Cas9. Новая система имеет потенциал для поиска и стирания таких эктопических вирусов, как простой герпес, Эпштейн-Барр и гепатит В, каждый из которых представляет серьезную угрозу для здоровья населения.
«Моя лаборатория провела последние десять лет, выясняя, как работает CRISPR-Cas3. Я очень рад, что мои коллеги и я, наконец, продемонстрировали свою активность по редактированию генома в клетках человека», — сказал Айлонг Ке, профессор молекулярной биологии и генетики и соответствующий автор статьи, опубликованной 8 апреля в журнале Molecular Cell. «Наши инструменты можно точно настроить на эти вирусы, а затем эффективно стереть их. Теоретически, это может обеспечить лечение этих вирусных заболеваний.»
Технология CRISPR-Cas3 также позволяет исследователям сканировать геном и обнаруживать некодирующие генетические элементы, которые составляют 98% нашего генома, но не были хорошо охарактеризованы. Эти элементы действуют как регуляторы, контролирующие экспрессию белков в кодирующих генах, и они, как было установлено, играют ключевую роль в дифференциации клеток и определении пола.
CRISPR-Cas3 можно использовать для эффективного поиска некодирующих генетических элементов и стирания длинных последовательностей ДНК. После стирания исследователи могут посмотреть, какие функции отсутствуют в организме, чтобы определить роль этого генетического элемента.
Янь Чжан, доцент кафедры биологической химии Мичиганского Университета, также является автором статьи. Первые авторы — Адам Долан, аспирант в лаборатории Айлонга Ке, и Чжунган Хоу, специалист Исследовательской лаборатории Чжана.
Системы CRISPR-Cas9 используют бактериальную РНК в качестве направляющей пары и распознают последовательность ДНК. Когда совпадение найдено, направляющая РНК направляет CRISPR-ассоциированные (Cas) белки к этой точной строке ДНК. После обнаружения белка Cas9 обрезает ДНК-мишень в нужном месте. CRISPR-Cas3 использует такой же механизм для того чтобы обнаружить местонахождение специфическую последовательность ДНК, однако, вместо отрезания ДНК пополам, его нуклеаза стирает ДНК непрерывно, вплоть до 100 килобаз.
Впервые Ke, Яжан и их коллеги успешно удалили последовательности до 100 килобаз целевой ДНК в человеческих эмбриональных стволовых клетках и в другом типе клеток, называемом HAP1.
В то время как CRISPR-Cas3 обладает потенциалом для более эффективного инструмента редактирования генома, чем CRISPR-Cas9, исследователи работают над тем, как точно удалять последовательность определенной длины. «Мы не можем точно определить границы удаления, и это реальный недостаток нашей системы, когда дело доходит до терапии», — сказал Ке.
Среди других участников были Сара Хауден, научный сотрудник Мельбурнского Университета, и Питер Фреддолино, доцент кафедры биологической химии и вычислительной медицины и биоинформатики Мичиганского Университета.
Патентная заявка на этот инструмент редактирования генома была подана через центр лицензирования технологий.
Источник: Cornell University