Диагностические ножницы
CRISPR Cas12a – современный инструмент для редактирования генома
Фермент Cas12a был обнаружен в 2015 году и изначально был позиционирован как более эффективная замена и дополнение ферменту Cas9.
Исследователи Дженис Чен (Janice Chen), Энбо Ма (Enbo Ma) и Лукас Харрингтон (Lucas Harrington) из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили интересную особенность Cas12a: когда он рассекает двойную цепь ДНК в участке-мишени, он также запускает процесс неизбирательного разрезания всех одноцепочечных ДНК в образце.
Для редактирования генома эта особенность фермента Cas12a не стала проблемой, так как целевые участки ДНК, как правило, состоят из двух нитей. Но учёные решили использовать одну цепь ДНК с сигнальным белком в сочетании с CRISPR-Cas12a для разработки диагностического инструмента: когда Cas12a найдет и свяжется с целевой молекулой, высвобождается сигнальный флюоресцирующий белок.
Авторы назвали новую диагностическую систему DETECTR – от DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter. Она может применяться выявления генетических мутаций, онкологических заболеваний, резистентности к антибиотикам, бактериальных и вирусных инфекций в самых разных биологических материалах, включая кровь, слюну, мочу и кал.
Целевая ДНК усиливается с помощью рекомбиназной полимеразной амплификации (RPA) – метода быстрого умножения генетического материала. Это делает её более «заметной» для Cas12a и повышает чувствительность теста. При взаимодействии целевой ДНК и Cas12a запускается процесс нарезки всех одноцепочечных ДНК, в том числе ДНК, связанной с флюоресцентным белком (помечен золотой звёздочкой). Высвобождение белка говорит о положительном результате анализа.
Система DETECTR была проверена на образцах, содержащих одновременно несколько разных типов вируса папилломы человека (ВПЧ). Она смогла обнаружить образцы с наиболее «опасными» 16 и 18 типами ВПЧ в аттомолярных концентрациях (100 молекул в миллилитре раствора).
Случайное открытие необычного свойства Cas12a подчеркивает важность глубоких фундаментальных исследований: простое любопытство привело к созданию практически универсального диагностического инструмента.
Статья J. S. Chen et al. CRISPR-Cas12a target binding unleashes indiscriminate single-stranded DNase activity опубликована в журнале Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http//vechnayamolodost.ru по материалам UC Berceley: CRISPR scissors, Cas12a, enables cutting-edge diagnostics.