Новые «ножницы»
Немногие разработки потрясли мир биотехнологий или вызвали столько шума, как открытие систем CRISPR-Cas – прорыв в редактировании генов, отмеченный в 2020 году Нобелевской премией. Но эти системы, естественным образом работающие у бактерий, ограничены, и исследователи с их помощью могут вносить только небольшие изменения в гены.
В последние годы ученые обнаружили у бактерий другую систему, которая поможет создать более мощные методы редактирования генов, чтобы вставлять гены или крупные фрагменты ДНК в геном. Новое исследование, проведенное Техасским университетом в Остине, значительно расширяет число естественных версий этой системы, предоставляя исследователям потенциальные новые инструменты для масштабного редактирования генов.
Существуют кластеры генов, которые с помощью CRISPR вставляются в разные участки в геноме организма – так называемые CRISPR-ассоциированные транспозоны (CRISPR-associated transposons, CASTs). Более ранние работы показали, что они могут быть использованы для добавления целого гена, кодирующего множество сложных функций, или крупного фрагмента ДНК в геном бактерий. Это открывает возможность лечения сложных заболеваний, связанных с более чем одним геном, а CASTs в течение десятилетия могут стать важным инструментом для генетических инженеров, позволяющим внести любые изменения в любом участке генома любого организма.
Теперь исследователи смогли увеличить число вероятных CASTs с примерно десяти до почти полутора тысяч. Используя суперкомпьютер Stampede2, они проанализировали крупнейшую в мире базу данных фрагментов геномов бактерий, которые еще не были культивированы в лаборатории или полностью секвенированы.
В результате было обнаружено 1476 новых предполагаемых CASTs, в том числе три новые семейства. Авторы уже протестировали некоторые из них и планируют продолжить эксперименты, чтобы обнаружить настоящие CASTs.
Наличие более тысячи различных CASTs в арсенале ученых поможет выбрать наиболее удобные, эффективные и точные из них для создания оптимальной системы редактирования генов. В краткосрочной перспективе многие из этих новых систем могут быть адаптированы для генно-инженерных бактерий. Долгосрочная задача состоит в том, чтобы заставить системы работать в клетках млекопитающих.
Статья J.R.Rybarski et al. Metagenomic discovery of CRISPR-associated transposons опубликована в журнале PNAS.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам The University of Texas at Austin: Potential New Gene Editing Tools Uncovered.