Американские ученые усовершенствовали популярный метод геномного редактирования CRISPR/Cas9, сделав его обратимым. Новая технология CRISPRoff основана на изменениях метилирования ДНК, которые остаются у клеток даже после деления и могут быть «отключены» в любой момент, при этом исходная последовательность ДНК не меняется. Технология может найти широкое применение как в медицине, так и в науке. Статья опубликована в журнале Cell.
Ученые из Института биомедицинских исследований Уайтхеда Массачусетского технологического института, Института Броудов и Калифорнийского университета в Сан-Франциско предложили новую технологию редактирования генов, получившую название CRISPRoff. Метод позволяет контролировать экспрессию генов с высокой специфичностью, оставляя исходную последовательность ДНК неизменной. Технология достаточно стабильна, чтобы внесенные изменения сохранялись на протяжении сотни клеточных делений, а кроме того, полностью обратима.
«Самое важное, что теперь у нас есть простой инструмент, который может “выключить” подавляющее большинство генов, — говорит соавтор исследования Джонатан Вайсман. — Мы можем сделать это для нескольких генов одновременно без какого-либо повреждения ДНК таким способом, который можно обратить вспять. Это отличный инструмент для контроля экспрессии генов».
За последнее десятилетие система редактирования генома CRISPR/Cas9 позволила ученым вносить целенаправленные изменения в ДНК. Система состоит из белка Cas9, задействованного в иммунитете бактерий, и направляющей РНК. РНК узнает последовательность ДНК, а Cas9 создает крошечные разрывы цепи, тем самым выключая гены. Этот метод необратимо изменят последователь ДНК, и его результат трудно ограничить одним желаемым изменением, что делает его сложно контролируемым. Новый вид модификации — эпигенетический, то есть вносит химические изменения в ДНК, не меняя ее последовательности. Эпигенетическое подавление гена часто работает через метилирование — добавление метильной группы в определенные места ДНК, делая ее недоступной для ферментов, необходимых для экспрессии генов.
CRISPRoff позволяет написать для клетки программу, которую она будет выполнять определенный срок. Крошечная белковая машина, руководствуясь РНК, прикрепляет метильные группы к определенным точкам ДНК. Используя ферменты, удаляющие метильные группы, можно вернуть выключенным генам активность. Новый метод работает на подавляющее большинство генов в ДНК человека, а также на участки, которые контролируют их экспрессию, но сами не кодируют белки.
Ученые продемонстрировали эффективность CRISPRoff на стволовых клетках, выращенных в пробирке, а также выключили активность гена, участвующего в развитии болезни Альцгеймера. Кроме практического применения новый метод поможет ученым лучше исследовать геном, а также понять механизмы наследования эпигенетических модификаций.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
