Нов революционен CRISPR метод с голяма точност може да въздейства на почти всички човешки гени
Неотдавнашният прогрес в технологията за редактиране на гени CRISPR, резултат от съдействието сред Масачузетския софтуерен институт и Университета Дюк, разшири обсега на инструмента до съвсем всички човешки гени и то с още по-голяма точност. Този прогрес, който разрешава да се трансформират недостъпни до момента гени, отваря вратата към същинска генетична медицина и персонализирани лечения.
CRISPR-Cas9 е добре прочут като лабораторен инструмент за манипулиране на ДНК, само че естествената му функционалност е като част от имунната система. По-конкретно, тя разрешава на бактериите да употребяват обвързваните с CRISPR РНК молекули и протеини (Cas), с цел да се насочат към и да унищожат ДНК-то на нахлуващите вируси. След откриването му учените се впуснаха да създават боеприпас от нови CRISPR системи за генна терапия и геномно инженерство.
Неотдавна откриватели от Университета Дюк и Масачузетския софтуерен институт направиха идната стъпка, като създадоха разновидности на CRISPR, способни да се насочват към по-широк набор от генетични последователности. Тази разработка дава обещание доста да разшири хоризонтите на лекуването на генетични болести като синдрома на Рет и заболяването на Хънтингтън, на генната терапия в по-широк смисъл и на персонализираната медицина. Подробностите са оповестени в списание Nature Communications.
Разширяване опциите на CRISPR
Инженери от Университета Дюк и Масачузетския софтуерен институт, ръководени от Пранам Чатърджи, направиха значима стъпка в развиването на CRISPR технологията. Техният пробив разрешава да се влияе върху по-голямата част от човешките геноми. Преди това CRISPR системите бяха лимитирани да модифицират единствено 12,5% от гените заради характерните ограничавания, свързани с разпознаването на ДНК последователността.
Правени си други проучвания в тази тенденция. Наскоро бе създаден модел на изкуствен интелект, основан на надълбоко образование, който може да предсказва както „ целевата “, по този начин и „ нецелевата “ интензивност на инструмента за редактиране на гени CRISPR-Cas13 (способен да манипулира РНК). Това е същинско достижение: новата технология може както доста да понижи броя на несъответствията, по този начин и да мери интензивността на гените с невиждана акуратност. Но към този момент той н е доста благонадежден.
Всъщност, изясняват създателите в известието за пресата, те употребяват както РНК молекула, която насочва ензима към целевата ДНК поредност, по този начин и PAM (кратка ДНК поредност, която следва директно целевата ДНК поредност и е нужна за свързването на Cas протеина), с цел да създадат модификации в генома на Cas протеина.
След като насочващата РНК открие комплементарна ДНК поредност и Cas ензимът се свърже със прилежащия PAM, ензимът отрязва ДНК като ножица, предизвиквайки мечтаната смяна в генома. Най-разпространената CRISPR-Cas система е Cas9 от бактерията Streptococcus pyogenes (SpCas9), която изисква PAM поредност от две поредни гуанинови (GG) бази.
В предходното си проучване Chatterjee и екипът му са употребявали биоинформатични принадлежности, с цел да разпознават и разработят нови разновидности на протеина Cas9, в това число Sc++, който изисква единствено един гуанин в PAM последователността, с цел да направи разреза. Това изобретение усилва опциите за редактиране на към 50% от ДНК последователностите.
Междувременно екип от Харвард, управителен от Бенджамин Клайнстивър, доцент в Харвардското здравно учебно заведение, е създал различен вид, наименуван SpRY. SpRY е в положение да се свързва с всяка от четирите ДНК бази, които съставляват PAM, като отдава желание на аденина и гуанина.
Изправени пред рестриктивните мерки на тези две системи, откривателите от Дюк и Масачузетския софтуерен институт сплотяват напъните си, с цел да основат нов вид, наименуван SpRYc. Чатърджи отбелязва в известие за пресата, че SpRYc разрешава по-прецизно прицелване в съвсем целия геном.
Въпреки че SpRYc е по-бавен от предшествениците си при изрязването на целевите ДНК последователности, при тестванията той се е потвърдил като по-добър от обичайните ензими при модифицирането на характерни сектори от ДНК. Въпреки необятния си набор от приложения, SpRYc показва и по-висока акуратност от SpRY.
Към нови генни лечения
Иновацията SpRYc съставлява забележителен прогрес в използването на технологията CRISPR. Със способността си да се насочва към области от човешкия геном, които до момента са били недостъпни за редактиране на генома, SpRYc предлага обещаващи лечебни вероятности за комплицирани и мъчно решими болести като синдрома на Рет и заболяването на Хънтингтън. Тези болести, характеризиращи се със характерни генетични разновидности, могат да получат персонализирано лекуване посредством целеустремено използване на SpRYc. Този метод може освен да поправя разновидностите, които предизвикват тези болести, само че и евентуално да обърне някои от опустошителните им последствия, като даде нова вяра на пациентите и техните фамилии.
Отвъд непосредствените приложения, разширението на опциите на CRISPR отваря вратата за същинска гражданска война в региона на геномната медицина. Изследователите и клиницистите могат да чакат лекуване на доста по-широк кръг генетични болести, в това число и такива, които до момента се смятаха за нелечими.
Този прогрес би могъл да даде подтик и на проучванията в области като биологията на стареенето, устойчивостта на заболявания и регенерацията на тъканите. Освен това нарасналата акуратност и еластичност на редактирането на генома отварят вратата за по-безопасни и по-ефективни интервенции, като понижават риска от нежелани генетични модификации. В дълготраен проект тези достижения могат да доведат до по-добро схващане и лекуване на комплицирани генетични болести.
