Новый метод редактирования генома: точная вставка и удаление генов
Исследователи из MIT, Broad Institute и Университета Рокфеллера разработали новую технологию для точного изменения геномов живых клеток. Метод позволяет одновременно редактировать несколько участков генома и обеспечивает высокий контроль над местом вставки новых генов. Технология может найти применение в создании организмов для производства биотоплива, разработке моделей животных для изучения болезней человека и создании новых терапий.
Суть метода
Технология основана на модификации системы бактериальных белков, которые защищают клетку от вирусов. Учёные создают ДНК-редактирующие комплексы, состоящие из нуклеазы Cas9 и коротких РНК-последовательностей, запрограммированных на поиск конкретных участков генома. При совпадении последовательности Cas9 разрезает ДНК.
Ключевые возможности:
- Высокая точность: Cas9 активируется только при полном совпадении последовательности. Различие в одну пару оснований блокирует разрезание.
- Множественное редактирование: Разные РНК-сегменты могут нацеливаться на разные участки генома одновременно.
- Простота и доступность: Программирование системы проще и дешевле, чем использование систем на основе цинковых пальцев (zinc fingers) или TALEN.
Преимущества перед существующими методами
- Ранние методы (1970-е): Случайная вставка ДНК в геном, невозможность целевой замены генов.
- Гомологичная рекомбинация: Очень низкая эффективность в нормальных клетках.
- Системы с нуклеазами (цинковые пальцы, TALEN): Ограниченный набор целевых последовательностей, сложная и дорогая сборка белковых комплексов, меньшая эффективность и точность по сравнению с новым методом.
Потенциальные применения
- Генная терапия: Лечение заболеваний, вызванных единственным дефектным геном (например, болезнь Хантингтона), путём его замены на нормальную версию.
- Борьба с ВИЧ: Модификация лимфоцитов пациента через удаление рецептора CCR5, что сделает клетки устойчивыми к вирусу.
- Исследование болезней: Внесение специфических мутаций в стволовые клетки человека для изучения их влияния на биологию нейронов или кардиомиоцитов.
Результаты работы опубликованы в онлайн-издании журнала Science за 3 января. Генетические компоненты системы переданы в некоммерческую организацию Addgene для свободного доступа научного сообщества.