Исследователи представили новый инструмент для редактирования генома STITCHR, который позволяет вставлять нужный генетический материал в определенные участки генома без нежелательных мутаций. Эта технология, основанная на ферментах ретротранспозонов, использует только РНК, что упрощает доставку генов. В отличие от CRISPR/Cas9, исправляющей мутации, STITCHR может заменять целые гены. Кроме того, этот метод использует фермент никазу, который разрезает только одну цепь ДНК, в отличие от нуклеазы Cas9, которая разрезает обе цепи ДНК. Эти особенности делают его перспективным методом лечения таких генетических заболеваний, как муковисцидоз. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Системы редактирования генома помогают изменять ДНК живых организмов. Они часто используются в сельском хозяйстве, биотехнологии и медицине. Редактирование генома позволяет исправлять генетические ошибки, которые могут вызывать заболевания. Одна из самых известных систем — CRISPR. Она работает как ножницы, которые точно вырезают поврежденные участки ДНК и позволяют вставить исправленный ген. CRISPR используется для лечения генетических заболеваний, таких как муковисцидоз и серповидно-клеточная анемия. Плюсы CRISPR в том, что ошибки происходят довольно редко и метод относительно прост в использовании. Однако она не может исправить все типы генетических ошибок и иногда вызывает нежелательные изменения в ДНК.
Теперь исследователи представили новый инструмент для редактирования генов — STITCHR. Он позволяет вставлять нужный генетический материал в определенные места генома без нежелательных мутаций. Этот метод использует только РНК, что значительно упрощает процесс доставки по сравнению с общепринятыми системами, такими как CRISPR/Cas9, сочетающими РНК и ДНК.
Система называется сайт-специфичной целевой вставкой посредством целенаправленного CRISPR-наведения ретроэлементов (STITCHR). STITCHR основан на механизме работы ретротранспозонов — «прыгающих генов», генетических элементов, которые могут перемещаться по геному и вставляться в нужные места. В основе нового метода — R2Tg, ретротранспозон R2 зебровой амадины Taeniopygia guttata. Он может быть использован для искусственного вырезания фрагмента, обратной транскрипции и вставки разных последовательностей в новые части генома. После изучения других последовательностей R2, исследователи выбрали R2Tocc
Ретротранспозон ученые объединили с ферментом никазой из системы CRISPR, что позволило бесшовно вставлять гены в нужные места. Никаза разрезает только одну цепь ДНК, в отличие от нуклеазы Cas9, которая разрезает обе цепи.
STITCHR дает возможность вставлять целые гены. Это позволяет лечить множество мутаций сразу, например при муковисцидозе. В отличие от нового метода, CRISPR может исправлять только отдельные мутации.
В лабораторных экспериментах система показала высокую эффективность. Исследователи планируют продолжать работу над ее улучшением и адаптацией для использования в клинической практике. Этот подход открывает новые возможности для лечения как редких, так и распространенных заболеваний.
«Изучая основы биологии наших клеток, мы можем найти вдохновение для создания новых инструментов. Это может расширить наши возможности клеточной инженерии и привести к созданию новых лекарств и методов лечения как редких, так и распространенных заболеваний», — прокомментировал Джонатан Гутенберг из Mass General Brigham.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
