Появление инструмента для редактирования генов, так называемых генных ножниц CRISPR, в 2007 году стало революцией в медицинской науке и клеточной биологии. Но несмотря на большие перспективы, запуск CRISPR сопровождался дискуссиями, особенно с акцентом на этические вопросы, степень точности технологии и побочные эффекты..
Однако в новом исследовании, опубликованном в научном журнале Cell, исследователи из Центра белковых исследований Фонда Ново Нордиск описали, как работает одна из технологий CRISPR, так называемая Cas12a, - вплоть до молекулярном уровне. Это позволяет точно настроить процесс редактирования генов для достижения желаемого эффекта.
'Если мы сравним CRISPR с двигателем автомобиля, то мы сделали полную трехмерную карту двигателя и, таким образом, поняли, как он работает. Эти знания позволят нам точно настроить двигатель CRISPR и заставить его работать по-разному - как в гонщике Формулы-1, так и в качестве внедорожного грузовика», - говорит профессор Гильермо Монтойя из Центра исследований белка Фонда Ново Нордиск.
Молекулярная пленка
Исследователи использовали так называемый криоэлектронный микроскоп для картирования технологии. В недавно открывшемся центре криоЭМ в Копенгагенском университете была создана современная технология, позволяющая исследователям делать фотографии различных форм молекулы, когда CRISPR-Cas12a разрезает нить ДНК.
Они объединили его с методом флуоресцентной микроскопии, называемым «Single Molecule FRET», который непосредственно наблюдает за движением молекул и последовательностью событий для каждого отдельного белка.
Помимо всего прочего, эта последовательность событий показала исследователям, что три «части» инструментов CRISPR должны изменить форму, чтобы ДНК была разрезана должным образом.
'Наше новое исследование показывает точную серию событий в геноме, ведущих к редактированию генов. Эти три «части», которые меняются, работают как проверка безопасности в аэропорту. Вы должны пройти все проверки и в правильном порядке продолжить работу», - говорит доцент Никос Хацакис из химического факультета и центра нанонауки.
Редактирования больше, чем хотелось бы По словам исследователей, их новые результаты могут объяснить, почему технология CRISPR может оказывать побочные эффекты на геном. После того, как цепочка ДНК была разрезана, три «проверки безопасности» остаются открытыми.
Это может привести к тому, что процесс будет длиться дольше, чем хотелось бы, потому что механизм редактирования генов продолжает работать и может вызвать генетические изменения.
Однако теперь исследователи ожидают, что их новые знания положат этому конец. Они считают, что его можно использовать для точной настройки технологии редактирования генов прямо сейчас.