SeeRNA открывает новый путь для точного редактирования генов

Ученые из Сиднейского университета разработали инструмент редактирования генов, обладающий большей точностью и гибкостью, чем отраслевой стандарт CRISPR, который произвел революцию в генной инженерии в медицине, сельском хозяйстве и биотехнологии.

SeekRNA использует программируемую цепь рибонуклеиновой кислоты (РНК), которая может напрямую идентифицировать сайты для вставки в генетические последовательности, упрощая процесс редактирования и уменьшая количество ошибок.

Новый инструмент редактирования генов разрабатывается командой под руководством доктора Сандро Атаиде из Школы наук о жизни и окружающей среде. Их выводы были опубликованы в Природные коммуникации.

«Мы чрезвычайно воодушевлены потенциалом этой технологии. Способность SeekRNA точно и гибко осуществлять целевую селекцию создает основу для новой эры генной инженерии, превосходящей ограничения нынешних технологий», — сказал доктор Атаиде.

«При использовании CRISPR вам потребуются дополнительные компоненты, чтобы иметь «инструмент вырезания и вставки», тогда как перспектива SeeRNA заключается в том, что это автономный «инструмент вырезания и вставки» с более высокой точностью, который может обеспечить широкий спектр последовательности ДНК».

CRISPR основан на создании разрыва в обеих цепях целевой ДНК, генетическом коде жизни с двойной спиралью, и нуждается в других белках или механизме восстановления ДНК, чтобы вставить новую последовательность ДНК. Это может привести к ошибкам.

Доктор Атаиде сказал: «SeekRNA может точно расщепить целевой сайт и вставить новую последовательность ДНК без использования каких-либо других белков. Это позволяет использовать гораздо более чистый инструмент редактирования с более высокой точностью и меньшим количеством ошибок».

Редактирование генов открыло совершенно новые области исследований и приложений с момента разработки CRISPR более 10 лет назад. Это привело к улучшению устойчивости к болезням фруктов и сельскохозяйственных культур, снизило стоимость и скорость выявления заболеваний у человека, помогло в поиске лекарства от серповидно-клеточной анемии и позволило разработать революционное лечение рака, известное как (CAR) T- клеточная терапия.

«Мы находимся в самом начале того, что может сделать редактирование генов. Мы надеемся, что, развивая этот новый подход к редактированию генов, мы сможем внести свой вклад в прогресс в области здравоохранения, сельского хозяйства и биотехнологии», — сказала соавтор профессор Рут Холл из университета. Сиднея.

Точное генетическое нацеливание

SeekRNA получена из семейства встречающихся в природе инсерционных последовательностей, известных как IS1111 и IS110, обнаруженных у бактерий и архей (клеток без ядра). Большинство белков инсерционных последовательностей проявляют небольшую селективность к мишени или вообще не обладают ею, однако эти семейства обладают высокой специфичностью к мишени.

Именно эту точность на сегодняшний день использует поисковая РНК для достижения многообещающих результатов. Используя точность этого семейства вставочных последовательностей, seekRNA можно модифицировать до любой геномной последовательности и вставлять новую ДНК в точной ориентации.

«В лаборатории мы успешно протестировали SeeRNA на бактериях. Нашими следующими шагами будет исследование, можно ли адаптировать эту технологию для более сложных эукариотических клеток, обнаруженных у человека», — сказал доктор Атаиде.

Преимущество системы, о которой сообщается в этом исследовании, заключается в том, что ее можно применять, используя только один белок умеренного размера плюс короткую цепь поисковой РНК для эффективного перемещения генетического груза. SeekRNA состоит из небольшого белка, состоящего из 350 аминокислот, и цепи РНК длиной от 70 до 100 нуклеотидов.

Система такого размера может быть упакована в биологические наноразмерные средства доставки (везикулы или липидные наночастицы) для доставки к интересующим клеткам.

Прямая вставка в ДНК

Еще одним отличием является способность этой технологии самостоятельно вставлять последовательности ДНК в нужное место, что невозможно с помощью многих современных инструментов редактирования.

«Современная технология CRISPR имеет ограничения на размер генетических последовательностей, которые могут быть введены», — сказал научный сотрудник Сиднейского университета Резван Сиддики, ведущий автор статьи. «Это ограничивает сферу применения».

Во всем мире другие группы проводят аналогичные исследования потенциала редактирования генов семейства IS1111 и IS110. Однако доктор Атаиде говорит, что они показали результаты только для одного члена семейства IS110 и полагаются на гораздо более крупную версию РНК. Команда из Сиднея совершенствует свою технику путем прямого отбора проб в лаборатории и применения самой более короткой РНК.