Коротко о технологии CRISPR/Cas9
1. Впервые CRISPR обнаружили еще в 1980-х. Японские исследователи, занимавшиеся секвенированием ДНК, изучали один из генов кишечной палочки. Неожиданно для себя они обнаружили длинные последовательности повторяющихся, совершенно идентичных повторов длиной ровно 29 нуклеотидов. Межу ними располагались участки в 32 нуклеотида длиной, которые никак не повторялись. Позднее эту часть ДНК назвали «регулярно сгруппированные, разделенные короткие палиндромные повторы» – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Йошизуми Исино, один из авторов открытия, тогда писал, что биологические функции этих последовательностей ему непонятны.
2. В 1990-х секвенировать стало проще и последовательность CRISPR обнаруживали повсеместно. Голландский биолог Рууд Янсен обратил внимание, что они соседствуют с генами одних и тех белков. Поскольку их функции были все еще неизвестны, их назвали просто «белками, ассоциированными с CRISPR» (CRISPR-Associated Proteins, Cas). Но в 2005 году три группы исследователей сообщили, что CRISPR являются противовирусной защитой бактериальной клетки.
3. К этому моменту многих биологов заинтересовали белки Cas, выполняющие роль нуклеаз. Другими словами, они разрезали ДНК. Дженнифер Дудна и Блейк Виденхефт, изучая Cas, не стремились к практической цели и просто пытались понять, как это работает. Оказалось, что CRISPR это нечто вроде каталога, где хранятся фрагменты генома вируса, с которыми сталкивалась бактериальная клетка. Опираясь на эти образцы, новые вирусы можно быстро распознать и ликвидировать с помощью Cas. Грубо говоря, это база данных и система наведения для этих белков. С тех пор программируемый белок Cas – и особенно Cas9, выделенный из бактерий Streptococcus pyogenes (возбудителей скарлатины) – начал рассматриваться в качестве инструмента для модификации ДНК, обещающего гигантские прорывы в генетике.
4. Самая важная способность Cas – точность. До сих пор у генетиков были с ней проблемы. А для удаления или добавления цепочки ДНК, ее нужно аккуратно вырезать и вставить. Cas нужно лишь четко сформулировать задачу. Достаточно открыть в компьютере базу с ДНК нужного организма, найти фрагмент, который должен быть разрезан, и синтезировать молекулы гРНК с той же последовательностью оснований. Более того, он универсален и подходит к любым организмам. Даже к человеку. Те же эксперименты на мышах требовали терпения и скрещивания поколение за поколением, но теперь с помощью CRISPR/Cas9 все происходит гораздо быстрее.
5. Одна из прекраснейших возможностей: редактирование ДНК даже во взрослом организме и такой опыт был, когда ДНК Т-лимфоцитов очищали от заразившего их ВИЧ. Сегодня ведутся исследования по борьбе с раком. Для этого медики планируют отредактировать ДНК тех же Т-лимфоцитов – точнее говоря, ген белка PD-1, который в норме держит их под контролем. Активный ген PD-1 в нормальном режиме борется с аутоиммунными заболеваниями, не позволяя организму атаковать собственные клетки. Но если редактировать эти клетки и изменить функции Т-лимфоцитов, ученые ожидают, что он начнут атаковать опухоль. В будущем CRISPR/Cas9 позволят человечеству избавиться еще от множества болезней.
Комментарии