Кто не успел освоить CRISPR/CAS9, тот... не опоздал: новый метод пришёл на смену

Прорывные методы в науке представляют особую ценность, т.к. открывают человечеству новые пласты знаний. Разработка таких методов нередко доводила авторов до Нобелевского комитета, как это случилось, в частности, с разработчиками методов секвенирования ДНК. Похоже, подобная судьба ожидает и разработчиков методов направленного редактирования геномов. Хотя первые попытки были ещё несовершенны, недавно появившийся метод CRISPR/CAS9, имитирующий противовирусный биохимический механизм бактерий, получил широкое распространение и мировую известность. CRSPR/CAS9 позволяет делать направленные однонуклеотидные замены, а также вставки или делеции в выбранных сайтах, однако и этот метод имеет свои ограничения.  Практика применения данного метода показала, что во многих случаях редактируется не то, что должно, либо вообще ничего, % брака при этом обычно доходит до 80 и более.  Дело в том, что в ходе редактирования образуются двухцепочечные разрывы ДНК, репарация которых часто происходит не по заданным шаблонам. Этот недостаток побудил учёных из Гарвардского университета модифицировать известный метод, исключив двухцепочечные разрывы ДНК. Для этого были существенно изменены основные действующие компоненты этого молекулярного комплекса. Во-первых, вместо исходной нуклеазы Cas9, разрезающей обе цепи ДНК, применили ее мутантную версию, способную расплести ДНК и сделать надрез в нужном месте, но только на одной цепи ДНК. Во-вторых, этот мутантный фермент объединили с активной формой обратной транскриптазы. В-третьих, объединили фрагменты РНК-гида редактируемого сайта "как есть" и "как надо", назвав полученную молекулу pegRNA (prime editing extended guide RNA). В результате всех этих преобразований данный молекулярный комплекс стал более автономным, он не разрывает полностью ДНК и в меньшей степени нуждается в клеточных системах репарации. Это, в свою очередь, обусловило существенное улучшение показателей эффективности модифицированного метода. Если раньше при помощи редактирования нуклеотидных остатков можно было исправить ок. 30% известных вредных мутаций человека, то новый метод позволяет  в теории исправлять до 89% таких мутаций. Авторы провели экспериментальное сравнение модифицированного метода с классическим CRISPR/Cas9. Новый метод победил по всем параметрам. На примере редактирования геномов мутантных клеточных линий человека было показано, что эффективность искусственного комплекса достигает 50%, а доля ошибок колеблется в пределах всего 10%, тогда как "классический" метод срабатывал лишь в 3-20% случаев. Это даёт основание предполагать скорое и широчайшее использование нового метода в биотехнологии и медицине, тем более, что соответствующие точечные модификации геномов не классифицируются как "трансгенные".

Подробности см. Nature. 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1711-4.