Воскрешены 2,6-миллиардолетние предки инструмента генного редактирования CRISPR

Международная исследовательская группа впервые реконструировала предков известной системы CRISPR-Cas, возраст которых достигает 2,6 миллиарда лет, и изучила их эволюцию. Результаты, опубликованные в Nature Microbiology, показывают, что оживленные системы не только работают, но и более универсальны, чем современные версии, что открывает новые возможности для редактирования генов.

Проект под руководством профессора Ikerbasque Рауля Переса-Хименеса из CIC nanoGUNE объединил команды из Испанского национального исследовательского совета (CSIC), Университета Аликанте, Центра биомедицинских исследований редких заболеваний (CIBERER), больницы Рамон-и-Кахаль и других институтов.

Метод и результаты исследования

  • Реконструкция предков: Группа нанобиотехнологий nanoGUNE использовала биоинформатические методы для реконструкции эволюционной истории систем CRISPR-Cas, начиная с предков возрастом 2,6 миллиарда лет.

  • Синтез и проверка: После компьютерной реконструкции последовательности были синтезированы. Их функциональность подтверждена в экспериментах по редактированию генов в культивируемых человеческих клетках.

  • Ключевые выводы:

    • Древние Cas-белки уже обладали способностью функционировать как инструменты генного редактирования.
    • Система CRISPR-Cas со временем становилась сложнее, адаптируясь к новым вирусным угрозам.
    • Предковые системы, в отличие от современных, могут иметь меньше молекулярных ограничений и быть более универсальными для применения вне бактериальной среды.

Значение и перспективы

  • Фундаментальная наука: Работа даёт новое понимание происхождения и эволюции CRISPR-Cas, показывая, как давление вирусов за миллиарды лет превратило rudimentary machinery в sophisticated defense mechanism.
  • Биотехнология: Этот оригинальный подход — поиск инструментов в прошлом — может привести к созданию новых и улучшенных систем для редактирования генов.
  • Медицина: Более гибкие инструменты редактирования открывают новые пути для манипуляции ДНК и потенциального лечения таких заболеваний, как БАС, рак и диабет, а также для разработки диагностических инструментов.