Генетики разработали новую систему для редактирования РНК без разрезания на основе системы CRISPR-Cas13, а затем усовершенствовали ее, снизив количество совершаемых ей ошибок в 900 раз. Исследование опубликовано в Science.
Система REPAIR, редактирующая РНК
Редактирование РНК, в отличие от ДНК-редактирования, позволяет, во-первых, вносить изменения в клетку в заданные интервалы времени, а во-вторых, не вызывает столько вопросов и проблем, связанных с этикой геномного редактирования в целом. РНК со временем деградирует, и все связанные с ней изменения, таким образом, обратимы. Подробнее о системе CRISPR-Cas13, которая позволяет редактировать РНК, можно прочитать здесь.
Ученые из Гарварда и MIT систематически проанализировали ряд белков семейства Cas13, чтобы отыскать наиболее эффективную форму этого белка, и выбрали кандидата, принадлежащего бактерии рода Prevotella, который назывался PspCas13b. По сравнению со всеми своими ортологами он наиболее эффективно находил и инактивировал нужную РНК, разрезая ее. Это само по себе уже являлось полезной находкой, поскольку новые эффективные «ножницы» можно будет применять в других типах экспериментов. В данном же проекте ученые создали модифицированную форму белка, который успешно находил свою цель, но при этом не был способен ее разрезать.
После этого белок Cas13b «сшивали» с белком ADAR2 — аденозиновой РНК-деаминазой, которая способна превращать аденозин в инозин. Инозин расценивается клеткой как гуанозин — таким образом, этот механизм равносилен замене А на G. В результате нужное место отыскивается с помощью системы CRISPR-Cas13b, но РНК при этом не расщепляется, а подвергается дезаминированию с помощью ADAR2. Эта система получила название REPAIR (RNA Editing for Programmable A to I Replacement); эффективность ее работы составила, в среднем, от 20 до 40 процентов, а в некоторых случаях это число достигло 89 процентов.
Схема работы системы REPAIR
С помощью методов белковой инженерии ученые затем создали усовершенствованный вариант системы, который они назвали REPAIRv2. Он продемонстрировал в 900 раз большую специфичность к целевым мутациям — таким образом, существенно снизилось количество ошибок редактирования. Для того, чтобы протестировать работу новой системы, были использованы длинные молекулы РНК с известными мутациями. Эффективность работы REPAIRv2 по-прежнему составила от 20 до 40 процентов, но при этом внецелевых мишеней новый вариант практически не затронул. Таким образом удалось, в частности, в культуре клеток HEK293FT отредактировать мутации, вызывающие у человека врожденную апластическую анемию и нефрогенный несахарный диабет.
Система успешно редактирует заданные наборы мутаций, что не может излечить генетические заболевания сами по себе, но может весьма существенно сказаться на их развитии, полагают ученые. Среди заболеваний, которые ассоциированы с мутациями G в A — мышечная дистрофия Дюшенна, болезнь Паркинсона и фокальная эпилепсия.
В будущем ученые собираются повышать эффективность работы системы REPAIRv2 и разработать методики, позволяющие направлять такие системы в заданные ткани.
Источник: N+1
