Обнаружен серьезный побочный эффект использования генетических ножниц CRISPR-Cas: молекула AZD7648 может разрушать части генома
Инструменты CRISPR-Cas позволяют точно и целенаправленно модифицировать отдельные строительные блоки генетического материала. Наиболее широко используемый комплекс — CRISPR-Cas9 — разрезает двуцепочечную ДНК в нужном месте.
Разрез активирует два естественных механизма репарации клетки:
- Быстрый, но неточный (простое соединение концов ДНК).
- Медленный и точный — гомологично-направленная репарация (HDR), требующая матрицы для точного восстановления. Именно её стремятся использовать для точного редактирования генов.
Повышение эффективности одной молекулой
Чтобы заставить клетку использовать HDR, исследователи начали применять молекулу AZD7648, которая блокирует быстрый ремонт. Первоначальные результаты были обнадеживающими.
Однако группа под руководством Якоба Корна из ETH Zürich обнаружила, что использование AZD7648 имеет серьезные побочные эффекты. Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.
Массивные генетические изменения
Хотя AZD7648 действительно способствует точному редактированию в целевой области, в значительной части клеток это приводит к масштабным генетическим изменениям в более широком регионе генома.
Исследователи ETH выявили:
Это делает геном нестабильным с непредсказуемыми последствиями для отредактированных клеток.
«Когда мы проанализировали геном в отредактированных сайтах, всё выглядело правильно. Но при более широком анализе мы увидели массивные генетические изменения», — говорит Грегуар Кюлло, первый автор исследования.
Масштаб повреждений велик
Степень негативных эффектов удивила ученых. Они подозревают, что не видят полной картины ущерба, так как анализировали не весь геном, а лишь частичные регионы. Требуются новые тесты и подходы для оценки потенциального вреда.
Их исследование — первое, описывающее эти побочные эффекты. Другие группы также изучают эту проблему и поддерживают выводы ученых ETH.
«Для нас это серьезный удар, поскольку мы, как и другие ученые, надеялись использовать эту технику для ускорения разработки генной терапии», — говорит Корн.
Начало нового этапа
Это не конец, а начало дальнейшего прогресса в редактировании генов с помощью CRISPR-Cas.
Возможное решение — использовать в будущем не одну молекулу для стимуляции HDR, а коктейль из различных веществ, который не будет повреждать геном.
Генные терапии на основе системы CRISPR-Cas уже успешно применяются в клинической практике (например, для лечения серповидноклеточной анемии) — без использования AZD7648.
«Я оптимистично настроен, что такие генные терапии станут мейнстримом. Вопрос в том, какой подход правильный и что нам нужно сделать, чтобы сделать технологию безопасной для как можно большего числа пациентов», — заключает Корн.