Мы уже видели много разных применений для редактирования генов CRISPR — точное вырезание и вставка определенных генов в ДНК. Теперь исследователи придумали усовершенствование процесса, которое позволило бы одновременно редактировать десятки или даже сотни генов.
По мнению команды, это может открыть всевозможные новые возможности, позволяя ученым перепрограммировать клетки в большем масштабе и более изощренными способами: например, при изучении сложных генетических нарушений или при попытке заменить поврежденные клетки здоровыми.
По большей части методы CRISPR модифицируют только один ген одновременно, хотя иногда целых семь генов редактируются вместе. Согласно этому последнему исследованию, новый метод может одновременно поражать 25 целей в генах.
«Наш метод позволяет нам впервые систематически модифицировать целые генные сети за один шаг», — говорит биохимик Рэндалл Платт из ETH Zurich в Швейцарии. «Благодаря этому новому инструменту мы и другие ученые теперь можем достичь того, о чем мы могли только мечтать в прошлом».
Ключом к новой многоцелевой системе является стабилизированная структура РНК в плазмиде , или кольцевая молекула ДНК, способная удерживать и обрабатывать дополнительные молекулы РНК. Эти молекулы РНК действуют как адресные метки для нацеливания на сайты генов, поэтому, чем больше плазмид может нести, тем больше частей клетки могут нацелить ученые.
Наряду с молекулами адресов РНК плазмида несет фермент Cas, который выполняет фактическую работу по связыванию и разрезанию. Cas9 — это фермент, который используется чаще всего, но здесь ученые переключились на Cas12a, фермент, который, как было показано ранее, улучшает точность редактирования CRISPR.
В своих экспериментах ученые смогли успешно вставить свою новую плазмиду в клетки человека в лаборатории.
Эти изменения в стандартном процессе CRISPR могут означать, что ученые смогут более широко редактировать гены. Гены и белки внутри клеток взаимодействуют невероятно сложным образом, и иногда ограничением может быть только одно внесение или изменение за раз.
Например, новая техника может означать, что активность определенных генов может быть увеличена в то же время, когда активность других генов снижается — и все эти операции также могут быть запланированы с большей точностью.
Однако здесь есть одна загвоздка. Мы не знаем точно, как больше изменений может проявиться в редактируемом организме. Как мы видели в прошлом, могут быть неожиданные вторичные изменения , и чем больше генов вы меняете, тем выше риск.
«Прямые повторяющиеся последовательности и спейсеры, содержащие комплементарные последовательности [..], могут генерировать сложные вторичные РНК-структуры, влияющие на созревание РНК CRISPR в клетках», — пишет команда в своей статье.
«Следовательно, комплементарные области в pre-CRISPR RNA должны рассматриваться для улучшения созревания CRISPR RNA. Дальнейшая работа по преодолению этих ограничений откроет многочисленные приложения для инженерии генома с высокой степенью мультиплексирования».
Мы уже видели, как CRISPR вырезал гены, ответственные за заболевание, и убивал супер-жуков. Ученые говорят, что это еще не все , и теперь у них есть еще более универсальный и всеобъемлющий инструментарий.
«Наш метод обеспечивает мощную платформу для исследования и организации сложных генетических программ, лежащих в основе сложного поведения клеток», — пишет команда.
Исследование было опубликовано в журнале .