По мере того, как CRISPR-Cas9 начинает проходить клинические испытания, новое исследование, опубликованное в журнале Nature Methods, показало, что технология редактирования генов может внести в геном сотни непреднамеренных мутаций.
«Мы считаем крайне важным, чтобы научное сообщество учитывало потенциальную опасность всех нецелевых мутаций, вызванных CRISPR, включая однонуклеотидные мутации и мутации в некодирующих областях генома», - говорит соавтор Стивен Цанг., доктор медицинских наук, доктор медицинских наук, адъюнкт-профессор офтальмологии Ласло Т. Бито и адъюнкт-профессор патологии и клеточной биологии в Медицинском центре Колумбийского университета, а также в Колумбийском институте геномной медицины и Институте питания человека.
Технология редактирования CRISPR-Cas9 благодаря своей скорости и беспрецедентной точности стала благом для ученых, пытающихся понять роль генов в развитии болезней. Этот метод также вселил надежду на более мощные методы генной терапии, которые могут удалять или восстанавливать дефектные гены, а не просто добавлять новые гены.
Первое клиническое испытание по внедрению CRISPR в настоящее время проводится в Китае, а испытание в США должно начаться в следующем году. Но хотя CRISPR может точно нацеливаться на определенные участки ДНК, иногда он поражает и другие части генома. В большинстве исследований, направленных на поиск этих нецелевых мутаций, используются компьютерные алгоритмы для выявления областей, которые наиболее вероятно будут затронуты, а затем исследуются эти области на предмет делеций и вставок..
«Эти прогностические алгоритмы, кажется, хорошо справляются с работой, когда CRISPR выполняется в клетках или тканях в чашке, но секвенирование всего генома не использовалось для выявления всех нецелевых эффектов у живых животных», - говорит соавтор. -автор Александр Бассюк, доктор медицинских наук, профессор педиатрии Университета Айовы.
В новом исследовании исследователи секвенировали весь геном мышей, подвергшихся редактированию гена CRISPR в предыдущем исследовании, и искали все мутации, включая те, которые изменили только один нуклеотид.
Исследователи определили, что CRISPR успешно скорректировал ген, вызывающий слепоту, но Келли Шефер, аспирант лаборатории Винита Махаджана, доктора медицинских наук, доцента офтальмологии в Стэнфордском университете и соавтор Исследование показало, что геномы двух независимых реципиентов генной терапии претерпели более 1500 однонуклеотидных мутаций и более 100 более крупных делеций и вставок. Ни одна из этих мутаций ДНК не была предсказана компьютерными алгоритмами, которые широко используются исследователями для поиска нецелевых эффектов.
«Исследователи, которые не используют секвенирование всего генома для обнаружения нецелевых эффектов, могут упускать потенциально важные мутации», - говорит доктор Цанг. «Даже одно изменение нуклеотида может иметь огромное значение».
Доктор. Бассук говорит, что исследователи не заметили у своих животных ничего явно ненормального. «Мы по-прежнему оптимистично относимся к CRISPR, - говорит доктор Махаджан. «Мы врачи, и мы знаем, что каждая новая терапия имеет некоторые потенциальные побочные эффекты, но мы должны знать, что они собой представляют».
Исследователи в настоящее время работают над улучшением компонентов системы CRISPR - фермента, вырезающего гены, и РНК, направляющей фермент к нужному гену, - чтобы повысить эффективность редактирования.
«Мы надеемся, что наши результаты вдохновят других на использование секвенирования всего генома в качестве метода определения всех нецелевых эффектов их методов CRISPR и изучения различных версий для наиболее безопасного и точного редактирования», - д-р Цанг. говорит.