Ученые разработали технологию для повышения точности редактирования генома

Автор: Pixabay/CC0 Public Domain

Одобрение FDA первой генной терапии на основе CRISPR-Cas9 стало важной вехой в биомедицине, подтвердив редактирование генома как перспективную стратегию лечения таких заболеваний, как серповидноклеточная анемия, мышечная дистрофия и некоторые виды рака.

CRISPR-Cas9, часто называемые «молекулярными ножницами», позволяют ученым разрезать ДНК в заданных участках для удаления, восстановления или замены генов. Однако, несмотря на свою мощь, Cas9 представляет серьезный риск для безопасности: активный фермент может оставаться в клетках и вызывать непреднамеренные разрывы ДНК — так называемые «офф-таргет эффекты», — что может привести к вредным мутациям в здоровых генах.

Теперь исследователи из лабораторий Рональда Рейнса и Амита Чоудхари, ассоциированных членов программы «Химическая биология и терапевтическая наука» Broad Institute, разработали точный способ «выключения» Cas9 после выполнения его задачи. Это значительно снижает офф-таргет эффекты и повышает клиническую безопасность редактирования генов.

Их результаты подробно описаны в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

«Чтобы "выключить" Cas9 после достижения желаемого результата редактирования генома, мы разработали первую клеточно-проницаемую систему анти-CRISPR белков», — пояснил Рейнс, профессор натуральной химии продуктов в MIT.

«Наша технология снижает офф-таргет активность Cas9 и повышает его специфичность редактирования генома, а также клиническую применимость».

Новый инструмент — LF_N-Acr/PA — использует белковую систему доставки для быстрого и эффективного внедрения анти-CRISPR белков в человеческие клетки. Хотя естественные анти-CRISPR белки (Acrs) типа II известны своей способностью ингибировать Cas9, их применение в терапии было ограничено: они часто слишком громоздкие или заряженные, чтобы проникать в клетки, а традиционные методы доставки слишком медленные или неэффективные.

LF_N-Acr/PA преодолевает эти препятствия, используя компонент, полученный из токсина сибирской язвы, для введения Acrs в клетки в течение нескольких минут. Даже при пикомолярных концентрациях система отключает активность Cas9 с высокой скоростью и точностью, повышая специфичность редактирования генома до 40%.

Профессор химии MIT Брэдли Пентелут, эксперт по системе доставки сибирской язвы, также является соавтором статьи в PNAS. Чоудхари — доцент медицины в Гарвардской медицинской школе.

Последствия этого открытия широки. С поданными патентными заявками LF_N-Acr/PA представляет собой более быстрый, безопасный и контролируемый способ использования CRISPR-Cas9, открывая путь к более точным генным терапиям с меньшим количеством непредвиденных последствий.

Больше информации: Аксель О. Вера и др., Protective antigen–mediated delivery of an anti-CRISPR protein for precision genome editing, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2426960122

Источник: Broad Institute of MIT and Harvard