В Китае создают инструмент для редактирования генов

Китайские исследователи разработали новый инструмент для редактирования генов, который, по их словам, является сверхточным, безопасным и потенциально может лечить или даже излечивать некоторые генетические заболевания. В отличие от хорошо известного инструмента для редактирования генов CRISPR-Cas9, который действует как «молекулярные ножницы», которые могут разрезать две нити ДНК в геноме и полагаются на механизм самовосстановления клетки для восстановления, новый инструмент, известный как «базовые редакторы», исправляет определенные участки в геноме, не разрезая двойную спираль.

Первые базовые редакторы были предложены в 2016 году группой под руководством Дэвида Лю из Гарвардского университета. Китайская команда использовала другой подход, который, по их словам, может достичь тех же результатов, что может позволить Китаю бросить вызов лидерству США в этой области. 

Это означает, что мы создали собственную систему, которая необходима для клинического и коммерческого применения,

сказал Ян Хуэй, автор исследования и научный сотрудник Центра передового опыта в области наук о мозге и интеллектуальных технологий Китайской академии наук.

По словам авторов, это исследование также важно для разработки моделей заболеваний в фундаментальных исследованиях и в области генной терапии. CRISPR-Cas9, естественный защитный механизм, используемый бактериями для отражения вирусных атак, является одним из самых важных научных открытий этого века. Два ученых — Эммануэль Шарпантье, директор Отделения Макса Планка по изучению патогенов в Берлине, и Дженнифер Дудна, профессор Калифорнийского университета в Беркли, — получили Нобелевскую премию по химии 2020 года за разработку инструмента для редактирования генов.

Однако у CRISPR-Cas9 есть свои недостатки. Поскольку он основан на механизме самовосстановления клетки для воссоединения сломанных штаммов, это может привести к нецелевым эффектам, таким как хромосомные перестройки или большие делеции ДНК, что может вызвать проблемы с безопасностью.

Ученые открыли метод точного исправления неправильного написания одной отдельной буквы ДНК или «базы» с помощью технологии редактирования базы. В ДНК четыре основания — аденин (А), цитозин (Ц), гуанин (Г) и тимин (Т) — и предполагается, что они должны соответствовать определенным парам: А с Т и Ц с Г. Используя ножницы CRISPR, но отключив возможность разрезания ДНК, команда Лю прикрепила белок, который мог проводить химические реакции на основе ДНК, позволяя, например, преобразовывать Ц в T или A в Г.

Редакторы базы могут исправить четыре наиболее распространенных типа ошибок, встречающихся в ДНК, на которые приходится около 30% всех известных болезнетворных ошибок ДНК. CRISPR-Cas9 подобен ножницам, которые могут разрезать ДНК, что может привести к удалению или вставке пар оснований, в то время как редактирование оснований похоже на карандаш и ластик, которые могут стирать одно основание и превращать его в другое. 

Раньше ученые использовали химические реакции для дезаминирования аденина или цитозина. Когда тело обнаруживает, что базы мутировали, у него есть ряд механизмов для их восстановления, чтобы преобразовать одну базу в другую. Люди считают, что дезаминирование — это первый шаг редактирования оснований, но мы нарушаем присущую ей концепцию, находя другой фермент — гликозилазу, — который также может выполнять редактирование оснований,

сказал Ян Хуэй.

Что еще более важно, предыдущий метод не мог напрямую исправить гуанин, но новый подход к базовому редактированию сделал возможным редактирование гуанина. Теперь есть независимая система интеллектуальной собственности для редактирования базы, и мы можем бесплатно применять ее для любых модификаций редактирования базы. Ученый отметил, что базовое редактирование уже стало основным инструментом для лечения генетических заболеваний. Более половины всех генетических мутаций человека вызваны мутацией одного основания, поэтому редактирование основания может вылечить пациента.

Клинические испытания базового редактирования проводятся для лечения некоторых генетических заболеваний, включая серповидно-клеточную анемию, бета-талассемию и сердечно-сосудистые заболевания. В прошлом году пациента в Великобритании с Т-клеточным лейкозом лечили клеточной терапией с отредактированной базой — первое в мире применение этой технологии.