Генетики розробили нову систему для редагування РНК без розрізання на основі системи CRISPR-Cas13, а потім удосконалили її, знизивши кількість помилок у 900 разів. Дослідження опубліковано в.
Редагування РНК, на відміну від ДНК-редагування, дозволяє, по-перше, вносити зміни в клітку в задані інтервали часу, а по-друге, не викликає стільки запитань і проблем, пов'язаних з етикою геномного редагування в цілому. РНК з часом деградує, і всі пов'язані з нею зміни, таким чином, обратими. Докладніше про систему CRISPR-Cas13, яка дозволяє редагувати РНК, можна прочитати тут.
Вчені з Гарварду і MIT систематично проаналізували ряд білків сімейства Cas13, щоб відшукати найбільш ефективну форму цього білка, і вибрали кандидата, що належить бактерії роду який називався PspCas13b. Порівняно з усіма своїми ортологами він найбільш ефективно знаходив і інактивував потрібну РНК, розрізаючи її. Це саме по собі вже було корисною знахідкою, оскільки нові ефективні «ножиці» можна буде застосовувати в інших типах експериментів. В даному ж проекті вчені створили модифіковану форму білка, який успішно знаходив свою мету, але при цьому не був здатний її розрізати.
Після цього білок Cas13b «зшивали» з білком ADAR2 - аденозиновою РНК-деаміназою, яка здатна перетворювати аденозин на інозин. Інозин розцінюється клітиною як гуанозин - таким чином, цей механізм рівносильний заміні А на G. В результаті потрібне місце відшукується за допомогою системи CRISPR-Cas13b, але РНК при цьому не розщеплюється, а піддається дезамінуванню за допомогою ADAR2. Ця система отримала назву REPAIR (RNA Editing for Programmable A to I Replacement); ефективність її роботи склала, в середньому, від 20 до 40 відсотків, а в деяких випадках це число досягло 89 відсотків.
За допомогою методів білкової інженерії вчені потім створили вдосконалений варіант системи, який вони назвали REPAIRv2. Він продемонстрував у 900 разів більшу специфічність до цільових мутацій - таким чином, істотно знизилася кількість помилок редагування. Для того, щоб протестувати роботу нової системи, були використані довгі молекули РНК з відомими мутаціями. Ефективність роботи REPAIRv2 як і раніше склала від 20 до 40 відсотків, але при цьому позацельових мішеней новий варіант практично не торкнувся. Таким чином вдалося, зокрема, в культурі клітин HEK293FT відредагувати мутації, що викликають у людини вроджену апластичну анемію і нефрогенний нецукровий діабет.
Система успішно редагує задані набори мутацій, що не може вилікувати генетичні захворювання самі по собі, але може досить істотно позначитися на їх розвитку, вважають вчені. Серед захворювань, які асоційовані з мутаціями G в A - м'язова дистрофія Дюшенна, хвороба Паркінсона і фокальна епілепсія.
У майбутньому вчені збираються підвищувати ефективність роботи системи REPAIRv2 і розробити методики, що дозволяють направляти такі системи в задані тканини.
А про іншу роботу групи вчених з Гарварду і MIT, опубліковану одночасно і присвячену деаміназам і редагуванню, але що стосується ДНК і методики, яка вперше дозволила перетворювати пари A-T на пари G-C, ви можете прочитати тут.