Учёные совершили прорыв в синтезе ДНК: новый метод открывает путь к лечению генетических заболеваний

Исследователи работают в лаборатории, связанной с Китайской академией наук в Тяньцзине. [Фото/Xinhua]

Прорыв в области синтетической биологии, совершенный учеными в Тяньцзине, может открыть новые пути для лечения генетических заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия и врожденная глухота.

Исследование, опубликованное 10 июля в научном журнале Nature Methods, описывает успешный синтез фрагмента человеческого генома длиной более миллиона пар оснований и его последующую передачу в эмбрионы мышей для проверки функциональности.

Как отмечают авторы работы, это достижение знаменует собой значительный прогресс в технологиях синтеза и переноса человеческого генома.

Человеческий геном тесно связан с жизнью, здоровьем и болезнями. С момента завершения проекта «Геном человека» в 2003 году ученые пытались синтезировать человеческий геном, но долгое время сталкивались с технологическими ограничениями.

«Это как пазл из миллионов частей, многие из которых выглядят очень похоже, что делает сборку чрезвычайно сложной», — пояснил руководитель исследования Юань Инцзинь.

Юань, который также является академиком Китайской академии наук, отметил, что даже при успешном синтезе длинных фрагментов генома проверить их функциональность без переноса в живой организм крайне сложно.

Команда разработала метод SynNICE, который позволил впервые синтезировать высокоповторяющиеся участки ДНК человека на уровне миллиона пар оснований и эффективно перенести этот фрагмент в эмбрионы мышей, используя ядро дрожжей в качестве «транспортного средства».

Исследователи сосредоточились на участке Y-хромосомы под названием AZFa, чье удаление вызывает неизлечимое мужское бесплодие. Синтез этого участка был особенно сложен из-за высокого содержания повторяющихся последовательностей (более 69%), что увеличивало риск ошибок.

Художественное представление технологии хранения информации в ДНК. [Фото/Xinhua]

Для решения этой задачи ученые разработали комбинированную стратегию сборки, разбив последовательность на более чем 200 фрагментов, которые затем были собраны в 23 средних компонента с использованием пекарских дрожжей. Далее эти компоненты были объединены в четыре крупные структуры, а затем — в единую искусственную хромосому длиной 1,14 миллиона пар оснований.

«Если перенос ДНК между видами сравнить с полетом на Луну, то использование дрожжевых ядер — это как космический корабль, который безопасно доставляет астронавтов», — образно объяснил Юань.

Метод может революционизировать лечение заболеваний, связанных с хромосомными аномалиями, включая бесплодие и рак. Кроме того, технология потенциально способна увеличить срок функционирования ксенотрансплантатов (например, органов генетически модифицированных свиней) с 2-3 лет до нескольких десятилетий.

Юань подчеркнул, что Китай уделяет большое внимание вопросам биобезопасности. В 2017 году Тяньцзиньский университет выступил инициатором разработки «Тяньцзиньских руководств по биобезопасности», которые ВОЗ признала глобальным этическим стандартом.

Полный текст исследования опубликован под названием «De novo Assembly and Delivery of Synthetic Megabase-Scale Human DNA into Mouse Early Embryos».