Создан инновационный инструмент для высокоточного редактирования генов

Фото из открытых источников

Ученые из Колумбийского университета и Бродовского института разработали новую технологию, способную значительно повысить точность вставки больших фрагментов ДНК в заданные участки генома, сообщает портал innovanews.ru со ссылкой на результаты исследования, опубликованные в журнале Science. Эта система, получившая название evoCAST, представляет собой усовершенствованный метод генного редактирования, который сочетает в себе преимущества CRISPR и транспозаз — ферментов, отвечающих за перемещение генетических элементов внутри клеток.

Современные подходы к редактированию генов, такие как CRISPR, обладают высокой точностью, однако ограничены в возможности исправлять лишь небольшие участки ДНК. Вирусные векторы, применяемые для доставки генетического материала, способны переносить большие гены, но они внедряются в геном случайным образом и могут вызывать иммунные реакции. Новый инструмент evoCAST, разработанный под руководством Сэмюэля Стернберга из Колумбийского университета и Дэвида Лю из Бродовского института, устраняет эти ограничения, обеспечивая точную интеграцию больших генетических фрагментов именно в нужные участки ДНК.

Основой технологии послужил механизм, обнаруженный у бактерий — транспозазы, связанные с системой CRISPR (CAST), которые естественным образом переносят гены внутри генома. Исследователи адаптировали этот механизм для работы в клетках человека, однако первоначально эффективность системы была низкой. Для ее улучшения ученые применили метод искусственной эволюции, известный как PACE, что позволило значительно повысить точность и продуктивность evoCAST.

Новое решение открывает широкие перспективы в лечении наследственных заболеваний, таких как муковисцидоз и гемофилия, поскольку вместо исправления множества различных мутаций можно будет просто внедрить полноценную здоровую копию гена. Кроме того, технология может быть использована для создания CAR-T клеток в онкологической терапии, а также для проведения более точных генетических исследований и создания модельных организмов.

На сегодняшний день эффективность системы достигает 30–40%, что уже позволяет рассматривать ее применение в некоторых направлениях генной терапии. Тем не менее, перед широким внедрением остаются нерешёнными задачи, связанные с доставкой инструмента в конкретные клетки организма и дальнейшим повышением точности редактирования.

По словам Сэмюэля Стернберга, ученые находятся на пороге новой эры в области генной терапии, однако предстоит еще выполнить значительный объем работы для оптимизации и обеспечения безопасности технологии. Особое внимание уделяется вопросам предотвращения непредсказуемых эффектов и разработке методов доставки системы в живые ткани, поскольку на данный момент evoCAST испытывали преимущественно в лабораторных клеточных культурах.