Перспективный метод редактирования ДНК приводит к смертельным мутациям

Ученые из Института Сенгера (Великобритания) выяснили, что применение системы CRISPR/Cas* в клетках человека и животных, в том числе мышей, часто приводит к появлению обширных нежелательных мутаций. Эти повреждения в геноме не обнаруживаются стандартными методами ДНК-генотипирования. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Biotechnology. Об этом сообщает издание Science Alert.

Система CRISPR/Cas применяется для изменения нуклеотидной последовательности ДНК. Cas представляет собой белок, разрезающий двойную цепочку на определенном участке. Это место определяет направляющая РНК (sgРНК), которая связывается со специфическим сайтом узнавания по принципу комплементарности. Различные sgРНК кодируются спейсерами — участками ДНК, находящимися в пределах CRISPR — группы особых повторяющихся последовательностей.

Иногда Cas отрезает довольно крупные нуклеотидные последовательности (их длина может достигать сотни оснований), однако считается, что такие побочные эффекты достаточно редкие. Система CRISPR/Cas, таким образом, была одобрена для ряда клинических исследований, в том числе модифицирования Т-клеток для лечения рака пищевода, лейкемии и немелкоклеточного рака легких.

В мае 2017 года команда ученых из Колумбийского университета заявила о том, что CRISPR/Cas9 вносит множество изменений в ДНК за пределами нужного участка. Хотя исследователи не смогли подтвердить свои собственные результаты, другие ученые также получили свидетельства того, что система CRISPR вызывает больше побочных эффектов, чем считалось ранее.

В новой работе ученые оценили влияние CRISPR на стволовые клетки мышей и эпителиальные клетки сетчатки человека. Оказалось, что система вызывала масштабные генетические перестройки, в том числе делеции (потеря участков хромосомы), затрагивающие несколько тысяч пар оснований вдали от от того участка, который непосредственно редактировался с помощью CRISPR. Такие мутации могут необратимо повредить важные гены, что смертельно опасно для пациентов, которым может проводиться генная терапия.

Даже в том случае, если только одна из миллионов клеток будет нести в себе патогенные мутации, возникает серьезный риск развития раковых опухолей. Ученые считают, что необходимы дальнейшие исследования для того, чтобы понять, как предотвратить ошибки редактирования.

Справка

CRISPR (от англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) — особые локусы бактерий и архей, состоящие из прямых повторяющихся последовательностей, которые разделены уникальными последовательностями (спейсерами). Спейсеры заимствуются из чужеродных генетических элементов, с которыми сталкивалась клетка (бактериофагов, плазмид). РНК, транскрибирующиеся с локусов CRISPR, совместно с ассоциированными белками Cas обеспечивают адаптивный иммунитет за счёт комплементарного связывания РНК с нуклеиновыми кислотами чужеродных элементов и последующего разрушения их белками Cas. Впрочем, к настоящему моменту имеется немало свидетельств участия CRISPR в процессах, не связанных с иммунитетом.

Использование методик CRISPR-Cas для направленного редактирования геномов является перспективным направлением в современной генной инженерии. В настоящее время учёные широко используют подходы, основанные на системах CRISPR-Cas; возможно, в будущем эти подходы будут применять в медицине для лечения наследственных заболеваний.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.