Исследователи нашли способ программировать клетки на подавление активности CRISPR-Cas9. Белки «анти-CRISPR» ранее были выделены из вирусов, заражающих бактерии, но теперь ученые Университета Торонто и Медицинской школы Массачусетского университета сообщают о трех семействах белков, которые отключают системы CRISPR, специально используемые для редактирования генов. Работа, опубликованная 15 декабря в журнале Cell, предлагает новую стратегию предотвращения внесения нежелательных изменений в технологию CRISPR-Cas9.
«Сделка CRISPR управляемой позволяет вам иметь больше уровней контроля над системой и включать или выключать ее при определенных условиях, например, где она работает внутри клетки или в какой момент времени», - говорит ведущий автор. Алан Дэвидсон, фаговый биолог и бактериолог из Университета Торонто.«Три выделенных нами анти-CRISPR-белка, по-видимому, связываются с разными частями Cas9, и их наверняка больше».
Ингибиторы CRISPR являются естественным побочным продуктом эволюционной гонки вооружений между вирусами и бактериями. Бактерии используют комплексы CRISPR-Cas для нацеливания и отделения генетического материала от вторгшихся вирусов. В ответ вирусы выработали белки, которые при заражении могут быстро связываться с системами CRISPR-Cas бактерии-хозяина, тем самым сводя на нет их эффекты.
Белки Anti-CRISPR привлекательны для экспериментов, потому что они предлагают одно решение для предотвращения потенциальных нецелевых эффектов. Исследования на мышах показали, что такие ошибки могут быть редкостью при использовании технологии CRISPR-Cas9, но даже случайная ошибка может стать серьезной проблемой при терапевтическом использовании на людях.
«CRISPR-Cas9 во вспомогательных клетках, тканях или органах в лучшем случае бесполезен, а в худшем представляет угрозу безопасности», - говорит соавтор и соавтор Эрик Дж. Зонтеймер, профессор Института РНК-терапии Медицинской школы Массачусетского университета. «Но если бы вы могли построить выключатель, который держит Cas9 неактивным везде, кроме предполагаемой ткани-мишени, тогда специфичность ткани будет улучшена».
«Знание о том, что у нас есть предохранительный клапан, позволит людям разрабатывать гораздо больше способов использования CRISPR», - говорит соавтор Карен Максвелл, доцент биохимии, которая также работает в Университете Торонто. «То, что раньше казалось слишком рискованным, теперь стало возможным».
Хотя эта работа будет представлять большой интерес для тех, кто изучает редактирование генов и генные драйвы, команде Дэвидсона также любопытно изучить биологию того, как взаимодействуют бактериальные CRISPR и вирусные анти-CRISPR.
«Мы не собирались искать анти-CRISPR, мы просто пытались понять, как фаги внедряются в бактериальные геномы, и наткнулись на то, что, я думаю, будет важно для биотехнологии», - говорит Дэвидсон.
"Мы были наблюдательны и шли по пути, который, как мы не знали, куда он может привести, и это была очень веселая и захватывающая история."