Все новости

Ученые выяснили, как часто ошибается геномный редактор CRISPR/Cas9

В исследовании отмечается, что редактирование генома приводило к появлению от одной до 10 новых "опечаток" в ДНК

ТАСС, 19 октября. Геномный редактор CRISPR/Cas9, использованный для создания первых "трансгенных" детей в Китае, делает примерно по две-три "опечатки" при редактировании ДНК эмбриона. Об этом сообщили молекулярные биологи, которые рассказали о своих результатах опытов на мышах на встрече Американского общества человеческой генетики.

"Удивительно, но результаты наших опытов показывают, что число случайных мутаций, возникающих естественным путем, заметно превышает количество тех "опечаток" в ДНК, которые порождает CRISPR/Cas9. Помимо этого, мы показали, что при правильной сборке направляющих рибонуклеиновых кислот (РНК) число этих мутаций будет крайне малым", - отмечает один из авторов работы, генетик из Торонтского университета Лорил Наттер.

CRISPR/Cas9 открыт семь лет назад сразу тремя группами зарубежных генетиков, которые сейчас оспаривают первенство в совершении этого открытия. С тех пор он пережил несколько модернизаций, которые позволяют ученым использовать его для "точечного" редактирования генома почти со стопроцентной точностью.

В 2013 году началось бурное развитие этой технологии, и сейчас ее успели использовать для модификации геномов десятков живых существ, в том числе и человеческих эмбрионов. Эти опыты раскрыли главный недостаток CRISPR/Cas9 - редактор, особенно при множественном изменении генов, иногда ошибался и удалял ненужные сегменты ДНК.

После того, как китайский генетик Цзянькуй Хэ заявил, что применил CRISPR/Cas9 для создания первых "трансгенных" детей, ученые начали еще более детально изучать, насколько безопасна эта система редактирования генома. Кроме того, за последние годы молекулярные биологи создали ряд альтернативных версий CRISPR/Cas9 с несколько иными принципами работы. Предположительно, они не делают "опечаток" при изменении ДНК, но зачастую уступают оригиналу в гибкости работы.

Наттер и ее коллеги провели одну из первых масштабных проверок того, как часто CRISPR/Cas9 вносит новые ошибки в ДНК. Исследователи  использовали специальную линию вырожденных мышей, чьи геномы, как изначально считали ученые, были почти полностью идентичны друг другу.

Ошибки природы и человека

Ученые отобрали 50 эмбрионов подобных грызунов, обработали их при помощи геномного редактора, используя четыре разных типа направляющих РНК-молекул - коротких последовательностей "букв"-нуклеотидов, которые помогают CRISPR/Cas9 распознавать конкретные участки ДНК в геноме.

После этого они имплантировали их в утробу матери, дождались рождения мышат и собрали образцы их генетического материала для подсчета числа новых мутаций. Их идея была относительно простой: если одна и та же мутация встречалась у разных грызунов, это означало, что ее породил не геномный редактор, она возникла естественным образом.

Руководствуясь этими принципами, генетики полностью расшифровали ДНК всех трансгенных мышей и сравнили их наборы мутаций между собой. Также они сопоставили их с аналогичными участками генома у грызунов из контрольной группы, чья ДНК сохранилась в первозданном виде. С одной стороны, CRISPR/Cas9 действительно иногда совершает ошибки - они были в геномах 20 грызунов, а у 30 других трансгенных мышей отсутствовали. По подсчетам ученых, редактирование генома приводило к появлению от одной до 10 новых "опечаток" в ДНК (в среднем - 2,3 мутаций).

С другой стороны, типичное число естественных мутаций оказалось несопоставимо выше: каждая мышь отличалась от своих родичей, в том числе братьев и сестер, примерно на 3,5 тыс. уникальных изменений в геноме. Соответственно, это говорит о том, что CRISPR/Cas9 достаточно редко порождает "опечатки", а также свидетельствует о наличии серьезных различий в ДНК вырожденных мышей, о существовании которых ученые раньше не подозревали.