Новое открытие в генной инженерии: У Cas9 появился конкурент

За семь лет Cas9 зарекомендовал себя как главный редактор генов, используемый в экспериментах с растениями, животными и бактериями для быстрой и точной работы с ДНК, преобразования и открытия новых путей лечения болезней. Однако редактор CasX может составить ему серьезную конкуренцию.

Белок, обнаруженный два года назад учеными из Калифорнийского университета в Беркли Джиллом Банфилдом и Дженнифер Дудной у некоторых самых маленьких бактерий, был похож на Cas9, но он был еще меньше, что может стать большим преимуществом при доставке его в нужную клетку.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, CasX действительно представляет собой мощный и эффективный редактор генов как в бактериях, так и в клетках человека. Его структура похожа на Cas9 и его хорошо изученного "двоюродного брата" — Cas12, — а его отличия, по-видимому, обусловлены эволюцией в бактериях, независимо от других белков Cas. Как и Cas9, он может разрезать двухцепочечную ДНК, связываться с ДНК для регуляции генов и нацеливаться на специфические последовательности.

Кроме того, поскольку редактор был найден в бактериях, которых нет у людей (Бэнфилд извлек их из базы данных о микробах, обнаруженных в грунтовых водах и осадочных отложениях), иммунная система человека должна принять его легче, чем принимает Cas9. Вместе с тем некоторые врачи опасаются, что Cas9 может вызвать иммунную реакцию у пациентов, использующих CRISPR-терапию.

"Иммуногенность, возможности доставки и специфичность инструмента редактирования генома — все это жизненно важно, и на всех этих направлениях CasX демонстрирует отличные показатели. Кроме того, маленький размер CasX помогает четко продемонстрировать существование основного пути, который использует природа. Понимание этого пути и поможет нам лучше развивать и разрабатывать инструменты редактирования генома для наших целей", — утверждает соавтор исследования Бенджамин Оукс (Benjamin Oakes).

Ученые использовали крио-электронный микроскоп, чтобы сделать снимки белка CasX. Основываясь на уникальной молекулярной структуре и форме белка, исследователи пришли к выводу, что CasX эволюционировал независимо от Cas9, то есть у них нет общего предка. 

По словам Дудны, профессора молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли, кульминация биохимических экспериментов, редактирования генома и структурных экспериментов в рамках этого исследования может служить ярким примером всесторонних усилий, предпринимаемых учеными. По ее словам, специалисты не просто ищут следующую пару молекулярных ножниц, а намерены создать "швейцарский армейский нож". В 2016 году группа исследователей при участии специалистов из Университета Кобе разработала технологию редактирования геномов на основе технологии CRISPR/Cas9, которая не предполагает расщепления ДНК. С результатами их работы можно ознакомиться в журнале Science.