Первичное редактирование (Prime editing), новое слово в технологии редактирования генов, считается расширением «генетического инструментария». Согласно недавней статье в Science Daily, первичное редактирование создает более точную модель заболевания, исправляя генетические проблемы.

Сравнение

Ученые из Медицинского колледжа Джорджии сообщают, что и CRISPR, и первичное редактирование успешно отключили ген, участвующий в созревании гладкомышечных клеток.

Но на этом сходство заканчивается. Двухцепочечные разрезы CRISPR иногда вредны для клеток, а система иногда отвечает за непреднамеренные и широкие изменения, происходящие во всем наборе ДНК (геноме).

Однако первичное редактирование обрезает только одну нить ДНК.

CRISPR состоит из трех компонентов:

• Молекулярные ножницы
• Cas9, РНК, которая направляет ножницы к цели на ДНК; а также
• Шаблон, устраняющий проблему

Для сравнения: простое редактирование имеет только два рычага. Он использует модифицированную Cas9 (никазу Cas9), которая делает единственный разрез в цепи ДНК.

Когда CRISPR разрезает обе нити ДНК (что также происходит в природе), ошибка может иметь разрушительные последствия. Клетку нужно немедленно исправить.

Редактор генома д-р Джозеф Миано объясняет, что первичное редактирование менее сложное и более точное с меньшим количеством компонентов по сравнению с CRISPR.

Долгая История с CRISPR

Доктор Миано участвует в CRISPR с 2013 года, когда он работал с другими учеными над изменением генома мыши. Он пояснил, что CRISPR может излечивать серповидно-клеточные и другие генетические заболевания, а также уменьшать вредные побочные эффекты рака, которые связаны с генетическими факторами и факторами окружающей среды.

Доктор Сяочунь Лун — молекулярный биолог. Вместе с доктором Миано она стала соавтором сравнительного исследования тетраспана-2 (Tspan2), который является первичным белком, расположенным на поверхности клеток и участвующим в изменениях гладкомышечных клеток. Это было второе опубликованное исследование использования простого редактирования в моделях мышей.

В 2019 году журнал  Nature опубликовал первый отчет о первоклассном редактировании. Отчет был подготовлен д-ром Дэвидом Лю, химическим биологом, и его помощником д-ром Эндрю Анзалоне. Доктор Лю недавно стал соавтором отчета о первичном редактировании у мышей, который был опубликован в журнале Genome Biology.

Работа в Команде

ДНК имеет четыре пары оснований: аденин, цитозин, гуанин и тимин. Их можно объединять в бесчисленные пары, которые можно изменять с помощью инструментов редактирования генов.

Доктора Лонг и Миано первоначально использовали CRISPR, создав небольшое изменение в фрагменте ДНК в области Tspan2. (3-базовое изменение). Это стандартный метод, используемый учеными для инактивации контролирующей области гена.

Ген Tspan2 был выключен в аорте и мочевом пузыре мышей после трехосновной замены CRISPR.

Затем было использовано простое редактирование для изменения одной основы путем создания разрыва одной нити. Tspan2 также был отключен в мочевом пузыре и аорте из-за этого небольшого изменения, но без повреждения CRISPR.

Было очевидно одно важное отличие. Сокращения CRISPR вызвали непреднамеренное удаление или вставку либо рядом с предполагаемым редактированием, либо в других областях.

Доктор Миано упомянул, что эти непреднамеренные ошибки могут привести к излечению одной болезни, но породить другую. По завершении исследования команда не обнаружила ошибок в регионе Tspan2 или других местах.

Итог

Доктор Миано пришел к выводу, что меньший фрагмент ДНК при первичном редактировании является чистым и режет, не оставляя побочных повреждений. Он приветствует тот факт, что не было никаких неожиданных инцидентов и что весь процесс был менее сложным.

Взгляд в Будущее

Смертельный синдром мегацистиса-микроколон-кишечной гипоперистальтики поражает мышцы кишечника и мочевого пузыря, затрудняя прохождение пищи через желудочно-кишечный тракт или опорожнение мочевого пузыря. Доктор Эллисон Янг, научный сотрудник лаборатории Миано, планирует использовать первичное редактирование для внутриутробной (до рождения) коррекции этого заболевания.

Доктор Миано и его коллеги непреднамеренно создали почти идеальную мышиную модель этого редкого и смертельного заболевания в более ранней работе.

Долгосрочная цель ученых — предотвратить генетические аномалии и заболевания, такие как пороки сердца, которые требуют серьезных операций.