Исследователи использовали визуализацию отдельных молекул для сравнения инструментов редактирования генома CRISPR-Cas9 и TALEN. Их эксперименты показали, что TALEN в пять раз более эффективен, чем CRISPR-Cas9, в частях генома, называемых гетерохроматином, которые плотно упакованы. Синдром ломкой Х-хромосомы, серповидно-клеточная анемия, бета-талассемия и другие заболевания являются результатом генетических дефектов гетерохроматина.
Исследователи сообщают о своих выводах в журнале Nature Communications.
Исследование дополняет доказательства того, что необходим более широкий выбор инструментов редактирования генома, чтобы воздействовать на все части генома, сказал Хуйминь Чжао, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Иллинойском университете Урбана-Шампейн, который возглавил новое исследование.
«CRISPR - это очень мощный инструмент, который привел к революции в генной инженерии», - сказал Чжао. «Но у него все еще есть некоторые ограничения».
CRISPR - это бактериальная молекула, которая обнаруживает проникающие вирусы. Он может нести один из нескольких ферментов, таких как Cas-9, которые позволяют ему разрезать вирусные геномы в определенных местах. TALEN также сканирует ДНК, чтобы найти и нацелить определенные гены. И CRISPR, и TALEN могут быть сконструированы так, чтобы воздействовать на определенные гены для борьбы с болезнями, улучшения характеристик культурных растений или для других целей.
Чжао и его коллеги использовали флуоресцентную микроскопию одиночных молекул, чтобы непосредственно наблюдать, как два инструмента редактирования генома работают в живых клетках млекопитающих. Метки с флуоресцентной маркировкой позволили исследователям измерить, сколько времени потребовалось CRISPR и TALEN для перемещения по ДНК, а также для обнаружения и вырезания целевых участков.
«Мы обнаружили, что CRISPR лучше работает в менее плотно закрученных областях генома, но TALEN может получить доступ к этим генам в гетерохроматиновой области лучше, чем CRISPR», - сказал Чжао.«Мы также увидели, что TALEN может иметь более высокую эффективность редактирования, чем CRISPR. Он может разрезать ДНК, а затем вносить изменения более эффективно, чем CRISPR».
TALEN был в пять раз эффективнее CRISPR в нескольких экспериментах.
Выводы приведут к улучшению подходов к нацеливанию на различные части генома, сказал Чжао.
«Либо мы можем использовать TALEN для определенных приложений, либо мы можем попытаться улучшить работу CRISPR в гетерохроматине», - сказал он.