Власні мутації в піддослідних мишах прийняли за побічний результат експерименту.
Метод редагування - це метод CRISPR (або CRISPR/Cas), про який, мабуть, чули навіть ті, хто не надто цікавиться новітніми біотехнологіями. В основі CRISPR - система противірусного захисту бактерій, які вміють розпізнавати вірусну ДНК, коли вона з'являється в бактеріальній клітці.
Виявилося, що молекулярні машини, які забезпечують бактеріям захист від вірусів, можуть працювати і в клітинах тварин, і що машини ці можна направити абсолютно на будь-яку ділянку ДНК, щоб там що-небудь виправити. За останній час з'явилося велике безліч різновидів методу CRISPR, і в наукових журналах із завидною регулярністю з'являються статті про те, як біотехнологи з його допомогою щось у когось відредагували.
Багато шуму наробила дворічної давності стаття китайських дослідників, які за допомогою CRISPR підправили геном людського ембріона, і все більше з'являється робіт, автори яких описують, як їм вдалося виправити той чи інший мутантний ген або в культурі клітин, або в зародку тварини.
Плюси CRISPR в його швидкості - він працює швидше інших подібних методів, універсальності - в тому сенсі, що з його допомогою можна змінювати будь-яку генетичну послідовність, і точності - він виправляє ДНК (або РНК) тільки там, де йому вкажуть.
Однак точність CRISPR все одно не стовідсоткова, тобто для редагуючої машини деякі ділянки в геномі здаються настільки схожими, що вона крім того, що потрібно, може відредагувати і те, що не потрібно. Щоб такого не відбувалося, є спеціальні програми, які розраховують, куди ще може попрямувати система CRISPR - знаючи, які ділянки в геномі для неї особливо привабливі, можна постаратися заздалегідь зробити так, щоб редагуючі ферменти туди все-таки не йшли.
Але минулого року в Nature Methods з'явилася стаття, автори якої стверджували, що навіть зі спеціальними алгоритмами не завжди вдається передбачити, куди втрутиться система CRISPR. Про цю роботу ми писали; суть там була в тому, що в геномі мишей після CRISPR знайшли понад півтори тисячі мутацій, пов'язаних зі змінами одного нуклеотиду (однієї генетичної «букви»), і більше ста мутацій, пов'язаних з вставками і видаленнями більш великих фрагментів ДНК.
За словами авторів роботи, всі передбачувальні програми, які використовуються зараз для оцінки точності CRISPR, пройшли повз зайві виправлення. Виявити ж їх вдалося тому, що геном піддослідних мишей читали повністю, а не тільки в зонах ризику, де можна було очікувати від CRISPR самодіяльності. Самі тварини ніяк від маси мутацій не страждали, тобто мутації або потрапили в ті ділянки ДНК, від яких мало що залежить в повсякденному житті, або ж тут спрацювали якісь компенсуючі механізми. Але якщо оцінювати медичні перспективи методу, то використовувати його виявляється занадто ризиковано: якщо він так щедро генерує зайві мутації, є ймовірність, що він зашкодить у геномі щось важливе.
Однак відразу після виходу статті у світ багато фахівців висловили недовіру до опублікованих у ній результатів. Натиск критики виявився настільки сильним, що авторам довелося перевірити свої результати. І ось зараз, як пише портал The Scientist дослідники виступили з роботою над помилками: у новій статті, викладеній на сайті bceRxiv, вони пишуть, що ніяких зайвих мутацій в їхніх мишах насправді не було. Звідки ж вони взялися вперше?
Справа в тому, що геном «відредагованих» мишей порівнювали з мишиним геномом з великої генетичної бази даних, в яку стікаються всі прочитані геноми від різних організмів. Однак у ДНК, незважаючи на її виняткову стійкість до мутацій, все одно виникають якісь зміни в послідовності генетичних «букв» і навіть цілих буквених блоків, і далеко не всі такі зміни встигають виправити спеціальні білкові машини, які стежать за стабільністю геному. І хоча в лабораторіях використовують мишей, які генетично ідентичні один одному, в їх ДНК все одно з'являються якісь варіації, нехай і не проявляються в зовнішньому вигляду і фізіології.
Порівняти геном однієї і тієї ж миші до і після редагування було неможливо, оскільки CRISPR-систему в експерименті запускали в мишачий зародок на стадії зиготи, коли майбутня миша являє собою одну-єдину клітку - власне зіготу, що утворилася в результаті злиття яйцеклітини і сперматозоїду. Але в такому випадку можна було порівняти геном відредагованих мишей з геномом їхніх батьків - це все одно дало б більш достовірний результат, ніж порівняння з колись прочитаним геномом з бази даних.
Подібні «базові» геноми бувають дуже до речі, коли ми шукаємо мутацію, яка проявляється досить явно, яка, наприклад, волає хворобу або, навпаки, дає стійкість до якогось захворювання. Але є і звичайна, рутинна, якщо можна так сказати, генетична мінливість, завдяки якій ДНК одного покоління відрізняється від іншого покоління навіть в генетично однорідних лініях лабораторних тварин - і якраз таку мінливість прийняли за побічний результат роботи CRISPR-редактора.
Треба зауважити, що з моменту публікації статті про помилки CRISPR з'явився цілий ряд інших робіт, в яких говорилося про зворотне - що метод CRISPR все ж досить точний і ніяких зайвих мутацій не генерує. З іншого боку, тут не можна не згадати іншу торішню статтю в Nature Medicine (про яку ми також писали): автори її - серед яких є і один з тих, хто придумав CRISPR - прийшли до висновку, що цей метод поки що мало підходить для роботи з людськими генами, тому що гени наші виявилися занадто різноманітними.