Система редагування генів CRISPR-Cas9 є надзвичайно потужним інструментом, але у неї є ще кілька перегинів, які потрібно згладити. Одна з головних проблем - це нецільові правки, які можуть мати серйозні наслідки. Тепер дослідники виявили конкретну мутацію ферменту CRISPR, яка майже в 100 разів точніше, ніж найбільш часто використовується.
Редагування генів CRISPR засноване на бактеріальній системі захисту, в якій бактерії використовують певний фермент, щоб вирізати ділянку ДНК патогена і зберегти її для подальшого використання. Наступного разу, коли цей патоген буде виявлено, система розпізнає його і буде краще оснащена, щоб боротися з ним.
Вченим вдалося використовувати цю систему як зручний інструмент генної інженерії. CRISPR-Cas9 використовує цей механізм для пошуку в геномі мішені певної послідовності ДНК - скажімо, тієї, яка може викликати захворювання, - а потім вирізає її, іноді замінюючи більш корисною послідовністю.
Для цього система використовує напрямну РНК, яка зв'язується з цільовою послідовністю, викликаючи фермент Cas9, щоб зробити розріз там.
Але це не завжди відбувається так точно, як повинно бути. Дослідження показали, що напрямна РНК може іноді зв'язуватися з неправильною ділянкою, якщо послідовність досить схожа. І редагування неправильної ДНК потенційно може викликати всілякі проблеми.
Тому нове дослідження, проведене вченими з Медичного університету Веньчжоу в Китаї, було спрямоване на вивчення того, чи існують більш точні версії цього ферменту.
Щоб з'ясувати це, вони згенерували безліч різних мутацій Cas9, а потім перевірили, наскільки добре вони змогли виділити цільову послідовність серед дуже схожих - але неправильних послідовностей.
І дійсно, вони знайшли те, що шукали. Одна мутація особливо виділялася тим, що була здатна відфільтровувати невідповідності, які відрізнялися від бажаної мети всього лише на одну базову пару. Вчені кажуть, що це робить його в 93 рази більш точним, ніж вихідний фермент.
Під час найближчого розгляду також вдалося з'ясувати, чому так відбувалося. В основному мутація впливає на домен розпізнавання ферменту, який працював, щоб послабити контакт між напрямною РНК і Cas9. Це означає, що потрібно набагато сильніше сполучення, щоб викликати скорочення - ефективно гарантуючи, що тільки правильна послідовність виконає цю роботу.
«Запобігання нецільовому розщепленню є найважливішим завданням для розробки CRISPR для медичних втручань, таких як корекція генетичних захворювань або таргетування ракових клітин», - говорить Фен ГУ, провідний дослідник дослідження.
«Наші результати вказують шлях до розробки потенційно більш безпечних стратегій генної терапії».
Результати дослідження були опубліковані в журналі PLOS Biology.