Редактирование генома: нажатие кнопки «удалить» для ДНК
Учёные разработали инструмент для быстрого и лёгкого удаления участков ДНК в живых клетках. Этот программный инструмент, описанный в PLOS Computational Biology, поможет в изучении обширных регионов некодирующей ДНК, или «тёмной материи» генома, и может привести к открытию новых генов, вызывающих заболевания, и потенциальных лекарств.
Геном человека на 99% состоит из ДНК, которая не кодирует белки. Эта «некодирующая ДНК» имеет решающее значение для понимания биологии человека, включая болезни и эволюцию.
Лаборатория Джонсона ранее создала на основе системы CRISPR-Cas9 инструмент «DECKO» для удаления любого нужного фрагмента некодирующей ДНК. Его уникальное преимущество — использование двух отдельных sgРНК, которые действуют как «молекулярные ножницы», вырезая фрагмент ДНК. Однако отсутствие специального ПО для проектирования необходимых пар sgРНК делало планирование экспериментов трудоёмким.
В ответ на это исследователи под руководством Карлоса Пульидо создали программный конвейер CRISPETa — гибкое решение для проектирования экспериментов по CRISPR-делеции. Пользователь указывает регион для удаления, а программа возвращает набор оптимизированных пар sgРНК, готовых к использованию. Ключевая особенность — возможность создания дизайнов в большом масштабе для будущих скрининговых экспериментов.
Исследователи показали, что конструкции от CRISPETa эффективно удаляют целевые участки в человеческих клетках. Важно, что в регионах, дающих начало молекулам РНК, эти молекулы также несли делецию.
«В конечном итоге мы ожидаем, что CRISPR-делеция и другие инструменты генной инженерии приведут к революции в нашем понимании геномной основы болезней, особенно в 99% ДНК, не кодирующих белки. Помимо использования в фундаментальных исследованиях, CRISPR в будущем может стать мощным терапевтическим средством для обращения вспять вызывающих заболевания мутаций», — добавляет Рори Джонсон.
CRISPETa разработан для использования не-экспертами, чтобы быть полезным даже для самых скромных лабораторий. Например, пользователи могут удалить подозреваемый функциональный регион некодирующей ДНК и проверить влияние на клеточную или молекулярную активность. Программа также может быть ценна для групп, стремящихся использовать CRISPR-делецию в терапевтических целях, например, для удаления региона некодирующей ДНК, который, как предполагается, вызывает заболевание.
«Мы надеемся, что этот новый программный инструмент позволит максимально возможному числу исследователей использовать силу CRISPR-делеции в своей работе», — говорит Карлос Пульидо, студент, написавший программное обеспечение CRISPETa.