генный редактор

Сегодня ученые используют CRISPR для исправления «опечаток» в ДНК, но ее главные рабочие белки Cas9 и Cas12a по молекулярным меркам просто огромны. Они физически не помещаются в молекулярные транспортные средства, которые должны доставлять их внутрь живого организма.

До недавнего времени это вынуждало ученых работать по сложной схеме: извлекать клетки крови пациента, редактировать их в лаборатории и вводить обратно. Но как быть с болезнями сердца, мозга или мышц? Команда из Техасского университета в Остине представила сверхкомпактный редактор, решающий проблемы доставки.

Основным средством доставки генной терапии сегодня служат аденоассоциированные вирусы AAV, которые проникают в клетки человека, не вызывая болезней. Вирусные векторы хоть и идеальные курьеры, но их вместимость крайне ограничена. Поэтому ученые давно заглядывались на миниатюрные ферменты, но те всегда работали неэффективно: они либо промахивались мимо цели, либо не могли справиться с ДНК млекопитающих.

В данных по анализу микроорганизмов ученые обнаружили белок Al3Cas12f, который в три раза меньше классического Cas9. Из-за этого Al3Cas12f оставляет достаточно свободного места в векторе для всех необходимых компонентов терапии.

В первых же тестах белок показал эффективность редактирования от 50%, которая в исключительных случаях достигла 90%. Эффективность белка обусловлена тем, что две его идентичные белковые субъединицы намертво сцепляются в единый комплекс. Такая конфигурация в виде димера создает молекулярные тиски, которые удерживают и расплетают жесткую спираль ДНК эффективнее, чем другие мини-ферменты, работающие в одиночку.

Направляющая РНК, играющая роль молекулярного GPS, также прошла эволюционную оптимизацию. Природа избавила её от сложных громоздких петель, и благодаря своей компактной форме она идеально стыкуется с белком, минимизируя риск случайных разрезов в неположенных местах. Используя данные о структуре Al3Cas12f, они создали улучшенную модифицированную версию этого белка. Исследователи уже проверили систему на генах, связанных с атеросклерозом и онкологическими заболеваниями.

Если дальнейшие испытания подтвердят, что фермент сохраняет свою мощь внутри вирусных векторов AAV, мы получим ключ к терапии внутри человеческого тела. Это означает, что для лечения наследственного заболевания человеку может быть достаточно одной инъекции, которая доставит миниатюрный редактор прямо в пораженный орган.