Новый инструмент генного редактирования представили еще летом. Теперь ученым удалось рассмотреть его работу на уровне отдельных молекул. Исследование подтвердило, что эта технология намного превосходит традиционный CRISPR и по точности редактирования, и по безопасности.

Несколько лет назад технология генного редактирования CRISPR произвела настоящий фурор среди биологов. Однако эйфория постепенно улеглась, и исследователи обратили внимание на многочисленные недостатки «генетических ножниц», в том числе неточность исправлений и высокий риск нецелевых мутаций.

С тех пор многие команды пытаются усовершенствовать CRISPR или найти ему замену. Летом этого года свое решение представили специалисты из Колумбийского университета: инструмент генного редактирования INTEGRATE.

Подобно CRISPR, новая технология позаимствована у бактерий. За ее основу взят «прыгающий ген» возбудителя холеры Vibrio cholerae. Для таких генов, которые биологам известны как транспозоны, характерна способность самостоятельно вырезать себя из генома и вставлять на новое место, не разрезая нить ДНК.

INTEGRATE работает по сходному принципу. Инструмент позволяет вставлять в геном большие фрагменты ДНК, не нарушая ее целостности. Это исключает ошибки, которые может сделать клетка при восстановлении разрезов. Кроме того, INTEGRATE можно использовать в клетках, которые плохо справляются с репарацией ДНК — например, в нейронах.

В ходе нового исследования, о котором рассказывает Science Daily, ученые с помощью криоэлектронной микроскопии проанализировали работу INTEGRATE на уровне отдельных молекул. Оказалось, что белковый комплекс состоит из двух основных секций. Большая, получившая название Cascade, несет направляющую РНК и ищет соответствующий ей участок генома. Обнаружив совпадение, она пропускает нить ДНК сквозь белки комплекса TniQ и рекрутирует другие ферменты для вставки нужной последовательности.

Как обнаружили исследователи, TniQ не работает отдельно от Cascade. Это гарантирует, что генетический фрагмент будет вставлен лишь в тот участок генома, который совпадает с гидовой РНК.

В целом, характеристики INTEGRATE делают его весьма перспективным кандидатом на роль преемника CRISPR. Авторы планируют продолжить его изучение и в конце концов представить методы генной терапии, основанные на использовании нового инструмента.