Биологи Стэнфордского университета создали уменьшенную версию системы редактирования генома CRISPR. Малый размер облегчит доставку системы в клетки тела человека для генной терапии.
CRISPR представляет собой особые локусы бактерий и архей, состоящие из прямых повторяющихся последовательностей ДНК. Авторы новой технологии сравнивают систему CRISPR с молекулярными ножницами, которые «вырезают» выбранные участки ДНК.
«CRISPR может быть простой в использовании, как резак, или более продвинутой, как редактор генов. Сегодня для ее использования появляется все больше захватывающих возможностей», — заявляет Стэнли Ци, доцент кафедры химической и системной биологии Стэнфордской школы медицины и стипендиат Стэнфордского института ChEM-H.
Большинство различных систем CRISPR, которые используются сегодня для генной терапии или проходят клинические испытания, ограничены в возможностях: из-за слишком крупного размера их доставка в клетки и ткани вызывает трудности. Для решения этой проблемы Ци и его команда разработали мини-систему CRISPR. Если обычные системы CRISPR состоят примерно из 1000-1500 аминокислот, новая CasMINI состоит из всего 529.
В ходе экспериментов исследователи подтвердили, что CasMINI может удалять и редактировать геном, как и ее более крупные аналоги. Меньший размер новой системы означает, что ее будет легче доставлять в клетки человека, благодаря чему она может стать потенциальным инструментом для лечения различных заболеваний.
Основой для новой системы стал CRISPR-белок Cas12f, содержащий всего около 400-700 аминокислот. Cas12f происходит от архей и не очень хорошо подходит для клеток млекопитающих, не говоря уже о клетках человека, подчеркивают исследователи, поэтому его пришлось модифицировать.
С помощью вычислений ученые предсказали структуру белков Cas12f и выбрали около 40 мутаций, которые помогли бы обойти это ограничение. После некоторых изменений система начала работать с клетками млекопитающих.
Команда протестировала способность CasMINI редактировать гены в лабораторных клетках человека, включая гены, связанные с ВИЧ-инфекцией, противоопухолевым иммунитетом и анемией. Система успешно работала почти со всеми генами, которые тестировали исследователи.
В настоящий момент команда уже начала сотрудничество с другими учеными для разработки генной терапии. Их также интересует вклад новой системы в развитие РНК-технологий, — включая те, что были использованы для разработки мРНК-вакцин против COVID-19, — где размер также может быть ограничивающим фактором.
