Ученые разработали более безопасный подход к исправлению генетических дефектов. В статье, опубликованной в журнале Science Advances, биологи используют «надрезы» одной из нитей ДНК для эффективной терапии.

Исследователи использовали технику редактирования, основанную на ферменте никаза. Эта эндонуклеаза в отличие от Cas9 «разрезает» только одну из двух нитей ДНК. Метод лечения использует естественный механизм восстановления этих молекул.

Исследователи объясняют, что во многих случаях у людей с генетическими нарушениями в хромосомах содержатся разные мутации, унаследованные от родителей. Это означает, что часто мутация на одной хромосоме будет иметь «здоровый» аналог функциональной последовательности на другой хромосоме. Разрушая одну из нитей ДНК, которая содержит вредную мутацию, ученые запускают механизм восстановления, который используют в качестве основы «здоровую» часть, унаследованную от второго родителя.

Схема эксперимента. Слева: редактирование с помощью Cas9 может привести к восстановлению, но может вызвать мутации. Справа: использование никазы приводит к более эффективной коррекции генов и отсутствию мутагенных явлений. Источник: Guichard, Bier, UC San Diego

Чтобы проверить эффективность своей технологии, исследователи использовали дрозофил. В нормальном состоянии у этих плодовых мушек ярко красные глаза. Ученые с помощью генного редактирования подавили выработку красного пигмента и создали мутантов с белыми глазами. Затем в серии экспериментов биологи пытались восстановить исходный цвет глаз с помощью CRISPR.

Результаты показали, что редактирование с помощью никазы оказалось даже более эффективным, чем классический Cas9. Разрез одной нити приводил к высокому уровню восстановления красного цвета глаз почти наравне с нормальными (не мутировавшими) здоровыми мухами. Успех восстановления исходной вариации гена составлял 50–70% у никазы, при 20–30% с двухцепочечным разрезанием Cas9. При этом в отличие от классического подхода никаза не вызывала нецелевые мутации.

Заметное преимущество этого подхода — его простота. Он основан на очень небольшом количестве компонентов, а разрывы ДНК «бережные», в отличие от Cas9, который производит полные разрывы ДНК, часто сопровождаемые мутациями, – Итан Бир, профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего и соавтор исследования.

Авторы отмечают, что, пока неизвестно, будет ли технология также хорошо работать в клетках человека. Они полагают, что нужны дополнительные исследования и может потребоваться некоторая корректировка метода для работы с людьми.