Текст уведомления здесь

Высокоточный редактор генов занялся ковровым переписыванием генома вместо работы по целям

Будучи наведен на 11 целей, HF1-BE3 сделал 347 правок в геноме риса

Эксперименты на мышах и рисе показали, что новые инструменты редактирования генома, заменяющие отдельные пары оснований, часто «превышают свои полномочия». Чаще всего в чрезмерной увлеченности редактурой генома был уличен «высокоточный» инструмент, который заменяет цитозин на тимин.
Добавить в закладки
Комментарии

Подход к редактированию генома, о котором идет речь, придумали в 2016 году. Он работает на базе системы CRISPR-Cas9. Эта система, ставшая уже классической, имеет свои недостатки, среди главных — разрыв обеих цепей ДНК, который влечет проблемы. Система репарации, которая есть в любой клетке, может сшить не те концы, какие надо, и вместо, например, одной вредной мутации, от которой нужно было избавиться, создать другую, а то и вообще сделать ген нерабочим.

Новая система, которая называется редактированием оснований (base editing), не рвет цепочки или рвет их не полностью. Для ее создания используют белок-никазу dCas9, такой же, как и системе CRISPR-Cas9, но «мертвый» («d» значит «dead»), который только узнает определенный участок ДНК, или nCas9, который делает разрез только одной цепи. Он находит место для работы всего комплекса и прикрепляется к ДНК, пока другая часть комплекса — фермент адениндезаминаза или цитозиндезаминаза — работает над азотистым основанием. Эти ферменты просто отрезают аминогруппу (—NH2) от основания, аденина или цитозина, а дальше клетка делает все сама — меняет испорченное основание на такое, которое надо, чтобы в ДНК все снова было гомологично и на своем месте. Таким образом можно заменить целиком пару оснований А—Т или Ц—Г, не ломая цепочки нуклеиновой кислоты.

Читайте также: Исправляя А-Т на Г-Ц. Создан инструмент корректирования генома по буквам 

Систем, которые непосредственно делают эту работу, пока немного. Чтобы убрать из ДНК аденин (и, соответственно, тимин), используют комплекс под названием ABE (adenine base editor), а чтобы поменять цитозин с его партнером гуанином — BE3 (base editor 3) и HF1-BE3 (high-fidelity BE3). Последний, как видно из названия, самый сложно устроенный и высокоточный.

Китайские ученые проверили, насколько эти инструменты точны, и опубликовали две статьи в журнале Science, в которых отчитались о результатах.

После обработки клетки подвергли полному секвенированию генома. Ученые искали  в геномах рисовых клеток все замены отдельных нуклеотидов. Результаты секвенирования обработали и увидели вот что:

  • в контрольной группе произошло 105 замен;
  • ABE сделал 88 замен;
  • BE3 сделал 203 замены;
  • высокоточный HF1-BE3 старался больше всех — он заменил цитозин в 347 местах.

Ученые также отмечают, что BE3 и HF1-BE3 заменили цитозин по всему геному, о чем их не просили.

Другое исследование китайские ученые провели на мышах. Они редактировали бластомеры — первые клетки, на которые делится оплодотворенная яйцеклетка — одного животного, чтобы, как и в случае с рисом, они были генетически точными копиями друг друга. Дальше эксперимент проходил похожим образом, только геном части клеток редактировали еще и CRISPR-Cas9, а HF1-BE3 не участвовал.

Результаты секвенирования были примерно такими же, как и в первый раз. BE3 сделал 283 замены, что примерно в 20 раз больше, чем CRISPR-Cas9, корректор аденина и естественный фон. Некоторые из этих замен были сделаны в протоонкогенах (гены, мутации в которых могут сделать их онкогенами) и генах — супрессорах опухолей (подавляющих развитие рака). 

Результаты значат, что такой инструмент редактирования пока использовать на животных опасно.

Читайте также: Шторм корректировок. С помощью редактора оснований геном клетки человека переписали в 13 200 местах

Ученые резюмируют, что комплекс ABE вполне пригоден для использования, так как меняет основания в ДНК не чаще, чем они происходят естественным путем, а вот инструменты для изменения цитозина нужно дорабатывать. 

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы