Прайм-редактирование - это улучшенный вариант системы CRISPR/Cas, который может вносить изменения в ДНК с исключительной точностью. Но метод сложный и малоэффективный. Исследовательская группа Джоанны Лойзу из Венского медицинского университета и Исследовательского центра молекулярной медицины CeMM Австрийской академии наук смогла показать, что процесс восстановления несоответствия ДНК играет важную роль в первичном редактировании.
С момента открытия CRISPR/Cas9, также известного как молекулярные ножницы, ученые всего мира работают над усовершенствованием революционной методики изменения ДНК, которая принесла Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна Нобелевскую премию в 2020 году. Этот метод позволяет глубоко исследовать геном человека и демонстрирует огромный потенциал в лечении генетических заболеваний. Хотя точные изменения, сделанные CRISPR/Cas9, изначально были менее предсказуемы, ученые всего мира сейчас работают над дальнейшими разработками, которые позволят вносить точные изменения в ДНК. Недавнее исследование, проведенное группой Джоанны Лойзоу, руководителя группы Центра исследований рака в MedUni в Вене и главного исследователя CeMM, было посвящено пониманию того, как основное редактирование, метод, который обещает большую точность и эффективность при введении изменений ДНК, может быть более эффективным и точным.
Прайм-редактирование - это мощный инструмент инженерии генома, который позволяет заменять, вставлять и удалять ДНК в любом заданном геномном локусе. Однако на сегодняшний день эффективность первичного редактирования сильно варьируется и зависит не только от целевой области генома, но и от генетического фона редактируемой клетки. Ведущие авторы Жоана Феррейра да Силва, аспирант CeMM, и Гонсало Оливейра из Центра исследований рака Венского медицинского университета посвятили свое исследование вопросу о том, какие факторы влияют на успех первичного редактирования, внимательно изучив процессы репарации ДНК. Поскольку редактирование генома зависит от внутреннего механизма репарации ДНК внутри клетки, крайне важно знать, какие пути репарации ДНК задействованы и как это влияет на результат редактирования. Тем не менее, основной механизм репарации ДНК, задействованный в первичном редактировании, в значительной степени неизвестен. Авторы исследования поясняют: «В зависимости от типа повреждения ДНК клетка имеет разные механизмы клеточной репарации. Чтобы выяснить, какие из них активны при первичном редактировании, мы провели целенаправленный генетический скрининг факторов репарации ДНК, охватывающих все известные пути репарации."
Руководитель исследования Джоанна Луазу добавляет: «Наши результаты показывают, что путь репарации ДНК, известный как репарация несоответствия, влияет на первичные результаты редактирования. Это путь, который имеет дело с несовпадениями оснований в геноме. В зависимости от клеточной линии, тип и место редактирования, которое мы хотим сделать, мы можем повысить эффективность первичного редактирования в 2-17 раз, исключив исправление несоответствия». В частности, исследование показало накопление белков MLH1 и MSH2 - белков, участвующих в процессе восстановления несоответствия ДНК, каждый из которых отвечает за распознавание и удаление неправильного основания - в месте редактирования генома. Результаты показывают, что активность белков репарации несоответствия ингибирует эффективность первичного редактирования. «Удаляя активность пути восстановления несоответствия из клетки, мы показываем, что эффективность первичного редактирования может быть увеличена, а его точность улучшена», - сказал Лойзу. Это фундаментальное понимание в конечном итоге приблизит эту технологию к клинике.