Prime editing позволяет проводить точное редактирование генов без побочных повреждений
Новая технология редактирования генов, prime editing, расширяет «генетический инструментарий» для более точного создания моделей заболеваний и коррекции генетических проблем.
Во втором опубликованном исследовании использования prime editing на модели мыши учёные из Медицинского колледжа Джорджии сообщают, что и prime editing, и традиционный CRISPR успешно отключили ген, участвующий в дифференцировке клеток гладких мышц.
Однако prime editing разрезает только одну цепь двуцепочечной ДНК. CRISPR делает двуцепочечные разрывы, которые могут быть летальными для клеток, и вызывает нецелевые редактирования как в целевой области, так и случайным образом по всему геному.
Сравнительное исследование
Учёные провели сравнительное исследование, используя традиционный CRISPR и prime editing на гене Tspan2 (тетраспан-2), участвующем в дифференцировке клеток гладких мышц.
- CRISPR создал двуцепочечный разрыв и трёхнуклеотидное изменение в промоторной области гена, что привело к его отключению в аорте и мочевом пузыре мышей.
- Prime editing создал одноцепочечный разрыв (nick) и однонуклеотидную замену, что также отключило ген Tspan2, но без побочных повреждений.
Ключевые различия и преимущества prime editing
- Нецелевые эффекты (indels): При использовании CRISPR были обнаружены значительные нецелевые вставки или делеции нуклеотидов (indels) как рядом с целевым сайтом, так и в других местах. С prime editing таких изменений обнаружено не было.
- Точность: Prime editing вызывает менее инвазивный разрез ДНК и демонстрирует гораздо меньше нежелательных последствий.
- Сложность: Система prime editing менее сложна, чем традиционный CRISPR.
Как работает prime editing
Система состоит из двух ключевых компонентов:
- Модифицированный белок Cas9 никаза, делающий одноцепочечный разрез.
- «Прайм-редактор» — комплекс Cas9 никазы с обратной транскриптазой, который использует шаблон РНК (pegRNA) для создания фрагмента ДНК с запрограммированной правкой.
Во время репарации разрезанной цепи целевой ДНК прайм-редактор «копирует» часть pegRNA, содержащую запрограммированное изменение (например, замену одного основания), так что отремонтированная цепь теперь несёт эту правку.
Перспективы
Исследование демонстрирует работоспособность prime editing на живом организме (in vivo). Учёные надеются, что технология ускорит создание точных моделей заболеваний и в перспективе позволит корректировать генетические аномалии на этапе развития человека, например, при тяжёлых пороках сердца.