Несмотря на то, что технологии CRISPR позволяют лучше манипулировать геномами со многими положительными эффектами при разработке современных лекарств и открытии новых и лучших антибиотиков, при использовании все еще остаются серьезные проблемы, такие как нестабильность генома и токсичность белка Cas9. технологии.
Но в новом исследовании, опубликованном в PNAS, ученые представляют новое дополнение к многообещающему инструментарию CRISPR под названием CRISPR-BEST. Этот инструмент работает с эффективным методом создания мутаций в актиномицетах, не требуя двухцепочечного разрыва ДНК.
Таким образом, система CRISPR-BEST решает серьезную проблему генной инженерии актиномицетов, поскольку введение двухцепочечных разрывов часто создает генетическую нестабильность, которая заставляет бактерии перестраивать или даже удалять большие части своих хромосом. Явление, которого вы хотите избежать, когда конструируете клетки, чтобы они могли производить биологически активные соединения и новые антибиотики.
CRISPR-BEST решает некоторые из основных проблем, связанных с текущими технологиями CRISPR. Это может стать большим шагом в направлении более эффективного использования потенциала биотехнологий, таких как метаболическая инженерия и синтетическая биология, основанная на генетических манипуляциях и редактирование генов», - говорит Яоцзюнь Тонг, научный сотрудник Центра биоустойчивости Фонда Ново Нордиск, DTU Biosustain.
Лучшее из двух миров
Идея разработать CRISPR-BEST возникла после того, как исследователи захотели использовать обычный метод CRISPR для инактивации одного конкретного гена с целью получения новых вариантов антибиотика кирромицина. Но вместо того, чтобы инактивировать только нужный ген, они потеряли в этих экспериментах большие участки хромосомы - всего более 1,3 миллиона пар оснований. Таким образом, они начали искать методы, чтобы получить высокую эффективность CRISPR, но при этом избежать расщепления хромосомы, которая, вероятно, вызвала большие делеции.
Они рассматривают CRISPR-BEST как успешную попытку объединить преимущества двух миров.
Мы поддерживаем эффективность CRISPR, что позволяет нам очень легко нацеливаться на интересующие гены. Но, с другой стороны, теперь мы можем использовать очень мягкие условия для введения мутаций, которые будут вызывать гораздо меньший стресс для клеток и, таким образом, избежать генетической нестабильности наших бактерий, производящих антибиотики», - говорит Тилманн Вебер, профессор и со-PI в Центре биоустойчивости Фонда Ново Нордиск, DTU Biosustain.
Впереди дальнейшая оптимизация
CRISPR-BEST - это большой первый шаг в правильном направлении, но в настоящее время ученые ищут способы дальнейшего повышения эффективности редактирования и увеличения количества одновременных правок генома. Эти разработки могут идти рука об руку с использованием робототехники, способной обрабатывать большое количество образцов, что проложит путь для редактирования генома в большем количестве в будущем.
Для систематической метаболической инженерии актинобактерий, которые являются одними из лучших производителей антибиотиков и других биоактивных соединений, существует лишь несколько генетических инструментов, обладающих необходимой производительностью и масштабируемостью для подходов системной метаболической инженерии - так что просто тот факт, что теперь у нас есть новый набор инструментов - это уже преимущество», - говорит Яоцзюнь Тонг.