Новые редакторы оснований A3G-BE повышают точность CRISPR-редактирования в тысячи раз

Биомолекулярные инженеры из Университета Райса разработали метод, который значительно повышает точность редактирования генов.

Лаборатория биомолекулярного инженера Сюэ Шерри Гао представила набор инструментов, которые увеличивают точность CRISPR-редактирования в моделях заболеваний до 6000 раз по сравнению с современным редактором оснований BE4max.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Цитозиновые редакторы оснований способны конвертировать цитозины (C) в тимины (T) в человеческом геноме. Даже одна неправильная пара оснований (мутация) может привести к генетическим заболеваниям.

«T-to-C мутации, называемые однонуклеотидными полиморфизмами, составляют около 38% человеческих патогенных заболеваний», — сказала Гао. «Цитозиновые редакторы оснований дают большие надежды на потенциальное лечение этих болезней, обращая мутацию C обратно в T».

Проблема предыдущих технологий заключалась в неспособности отличить целевой цитозин от «стороннего» (bystander) цитозина, расположенного рядом. Это приводило к одновременному редактированию обоих.

Новые цитозиновые редакторы оснований, названные A3G-BEs, кардинально повысили точность, редактируя только второй из двух подряд идущих цитозинов (CC).

Тестирование на моделях заболеваний

Лаборатория Гао протестировала свои инструменты на клеточных линиях, моделирующих заболевания:

  • Муковисцидоз

  • Дефицит голокарбоксилазы синтетазы

  • Пиропойкилоцитоз (тип анемии)

Во всех случаях A3G-BEs значительно превзошли BE4max.

  • В клетках муковисцидоза все три варианта A3G-BE совершили идеальное редактирование более чем в 50% случаев, по сравнению с 0,6% у BE4max.
  • В случае дефицита голокарбоксилазы синтетазы редактор идеально скорректировал только целевые нуклеотиды C более чем в 50% последовательностей, что в 6496 раз выше, чем у BE4max.

Ключевые преимущества

  1. Высокая специфичность: Ученые идентифицировали 540 человеческих патогенных однонуклеотидных полиморфизмов, которые можно точно скорректировать с помощью A3G-BEs.
  2. Снижение «внецелевого» редактирования: A3G-BE также уменьшает нежелательные изменения в других частях генома (off-target edits) как на уровне ДНК, так и РНК.

«В человеческом геноме три миллиарда пар оснований, — сказала Гао. — Я считаю, что такой уровень точности этой технологии станет значительным вкладом в лечение генетических заболеваний».