Разбудили дьявола Как генная инженерия изменит наш мир до неузнаваемости (Окончание)

Белок Cas9 и crРНК — основные компоненты CRISPR-системы

Путь к совершенству

Конечно, поиску CRISPR-систем в природе есть альтернатива — усовершенствование уже существующей технологии CRISPR/Cas9. Несмотря на ее высокую точность, она совершает ошибки, разрезая ДНК не в том месте. Это мешает вносить правильные изменения в гены и, следовательно, эффективно лечить наследственные болезни. Поэтому ученые ищут способы улучшить работу системы.  Было выполнено много научных работ, посвященных модификации CRISPR и превращению ее в различные генные инструменты.

Так, 8 декабря в журнале Cell опубликована статья ученых из Торонтского университета, создавших «анти-CRISPR» — систему, выключающую механизм при определенных условиях. Это позволяет подавлять активность Cas9, если направляющая РНК свяжется не с тем фрагментом, и предотвращать ошибки. «Анти-CRISPR» состоит из трех белков, ингибирующих нуклеазу. Естественно, изначально она была изобретена не учеными, а вирусами, которые таким образом обезвреживали иммунитет бактерий.

В июне американские исследователи вместе с коллегами из России подтвердили, что система CRISPR/C2c2, полученная из фузобактерии Leptotrichia shahii, способна разрезать одноцепочечную РНК. В результате систему CRISPR можно применять для нокаутирования — подавления функций — матричной РНК, которая переносит информацию от генов в рибосомы, где на ее основе синтезируются белки.

В мае специалисты Калифорнийского университета создали технологию CRISPR-EZ, позволяющую вставлять в геномы эмбрионов мышей новые молекулы ДНК с почти стопроцентным успехом. Систему CRISPR/Cas9 вносят в оплодотворенные яйцеклетки животных с помощью микроскопической иглы и крохотного электрического разряда. В своем эксперименте ученым удалось внести мутацию в ген у 88 процентов мышей. Это превышает количество генномодифицированных мышей, полученных с помощью метода CRISPR-редактирования, в котором используются обычные инъекции.

В апреле, применив мутантный вариант Cas9, у которого отсутствует нуклеазная активность, молекулярные биологи из Медицинской школы при Массачусетском университете разработали технологию CRISPRainbow. В направляющей РНК, указывающей, куда прикрепиться ферментам, содержались флуоресцентные метки, что позволяет, например, отслеживать перемещение мобильных генетических элементов.

Малярийный комар может стать первой жертвой CRISPR-систем

Дивный новый мир

Ученые уже применяют CRISPR-системы для создания генетически модифицированных организмов, например, малярийных комаров, распространяющих среди своих диких сородичей вредные гены. Этот метод называется генным драйвом. Если один из родителей особи был носителем мутантного гена, то он передаст его своему потомку с 50-процентной вероятностью. Так происходит потому, что у родителя есть две копии гена, и только одна из них дефектная. CRISPR способна скопировать мутантный фрагмент и вставить его в здоровый ген. В результате потомки получают мутацию со 100-процентной вероятностью.

Эксперты Консультативного комитета по рекомбинантной ДНК (Recombinant DNA Advisory Committee, RAC) одобрили заявку Пенсильванского университета на проведение испытаний по генетической модификации человека с помощью технологии CRISPR/Cas9.

Однако их обогнали китайцы. В ноябре журнал Nature сообщил, что ученые КНР впервые ввели в человека клетки с генами, модифицированными системой CRISPR/Cas9. Исследователи извлекли иммунные клетки (T-лимфоциты) из крови пациента, пораженного метастазирующим раком легких, а затем использовали CRISPR–технологию для отключения гена, кодирующего белок PD-1. Последний, как было показано, подавляет иммунитет, способствуя росту опухоли. Ученые культивировали отредактированные клетки, увеличив их количество, а затем ввели их обратно в организм человека. Справится ли генная терапия с болезнью, пока неизвестно.

CRISPR-системы также могут применяться для борьбы с ВИЧ и наследственными заболеваниями человека. Однако для разработки эффективных методов лечения требуются дальнейшие исследования. Конечно, речь не идет о мутантах, как в фантастических фильмах, однако ученые смогут достаточно быстро создавать генетически модифицированные организмы, например сельскохозяйственные растения с устойчивостью к паразитам. Остается гадать, почему ученые, открывшие CRISPR и сообразившие, как ее можно использовать, до сих пор не получили Нобелевскую премию.