Через редагувальну систему в ДНК з'являються занадто великі перебудови.
Метод редагування генома під назвою CRISPR/Cas у сучасній біотехнології - одна з найпопулярніших тем. Коротко його суть така: за допомогою модифікованих бактеріальних ферментів можна внести виправлення в певну ділянку ДНК, і, на відміну від інших редагуючих методів, це можна зробити досить точно, в тому сенсі, що молекулярна редагуюча машина спрацює тільки там, куди її направлять. Метод, крім високої точності, виявився ще й порівняно простим, і до того ж універсальним - його можна використовувати абсолютно на будь-якій ділянці геному.
Природно, тут дуже скоро заговорили про революцію в біомедицині - адже з таким інструментом ми незабаром зможемо виправляти будь-які генетичні дефекти. Багато шуму наробила дворічної давності стаття китайських дослідників, які за допомогою CRISPR відредагували 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.
Але останнім часом якраз до точності CRISPR/Cas виникає все більше питань. Близько року тому ми писали про статтю в Nature Methods: у ній йшлося про те, що після молекулярної машини CRISPR/Cas в геномі можна знайти понад півтори тисячі різноманітних мутацій - це і заміни однієї генетичної «букви» -нуклеотиду на іншу, і зайві вставки невеликих фрагментів ДНК, і зайві видалення фрагментів ДНК. Правда, в разі тієї роботи виявилося все в підсумку не так: її автори приписали редагуючому методу ті мутації, в яких він зовсім не винен. Але ось зараз в Nature Biotechnology з'явилася інша стаття на ту ж тему - що CRISPR/Cas дозволяє собі в геномі багато зайвого.
Цього разу дослідники з Інституту Сенгера зосередилися не на невеликих змінах, а на великих перебудовах в молекулі ДНК. Щоб зрозуміти, як це може відбуватися, потрібно хоча б приблизно уявити, як працює CRISPR/Cas. Сам молекулярний апарат являє собою складний комплекс з білків і нуклеїнових кислот. Білок, який розрізає клітинну ДНК у потрібному місці, постачають спеціально синтезовану нуклеїнову кислоту - послідовність нуклеотидів у ній є адресою, відповідно до якої фермент шукає це найпотрібніше місце.
Відчувши, що її ДНК пошкоджена, клітина намагається її відремонтувати: до місця розрізу приходять спеціальні білки, які повинні його зашити, причому такі білки в силу своїх особливостей перед тим, як зашивати, ще збільшують розрив. Але зашивають вони розріз відповідно до шаблону. Такий шаблон у вигляді ще одного шматка нуклеїнової кислоти входить до складу комплексу CRISPR/Cas. Зрозуміло, що зразок синтезований так, як це потрібно нам: якщо потрібно внести мутацію, то в шаблоні буде мутація, яку ремонтні білки відтворять, коли будуть зашивати розрив; якщо потрібно, навпаки, позбутися мутації, то шаблон буде нормальним.
Як виявилося, поруч з тими місцями, де попрацювала CRISPR/Cas, випадають великі шматки ДНК. Тобто в тому місці, де потрібно було щось відредагувати, все відредаговано, але поблизу може зникнути текст у кілька тисяч пар підстав. І або він просто зникає, або ж тут з'являється заплатка з послідовністю, скопійованою з якогось іншого місця в геномі.
Ймовірно, якісь особливості роботи CRISPR/Cas спонукають власні ремонтні системи клітини виїдати занадто великі шматки в місці ДНК, і потім використовувати якісь зразки з далеких ділянок ДНК, щоб залатати ці великі проломи. Автори роботи виявили такі великі перебудови в клітинах людини і в двох видах клітин миші; ніяких наслідків, ні хороших, ні поганих, для клітин начебто не сталося, але гарантій безпеки тут все одно мало.
Варто відзначити, що у CRISPR/Cas багато модифікацій, і серед них є і такі, де ДНК ніхто не ріже - принцип роботи методу там дещо інший. Проте, очевидно, що поведінка CRISPR/Cas все ще вимагає всебічних досліджень, без яких пускати її в клініку було б невиправданим ризиком.