Биологи создали “оружие” для победы над генетическими заболеваниями

Это новый редактор для ДНК. Он не разрезает цепочку нуклеотидов, а точечно заменяет в ней только самое необходимое.

Ученые из Института Броуда и Медицинского института Говарда Хьюза создали фермент, позволяющий менять в ДНК отдельные пары азотистых оснований (элементарных кирпичиков наследственности всех живых организмов), не разрезая цепи двойной спирали. Такое точечное редактирование генетического материала в будущем позволит бороться со множеством наследственных заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия и муковисцидоз. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature.

Вся наша генетическая программа (в том числе наследственные заболевания) записана в молекулах ДНК. Они состоят из двух длинных цепочек, в которых множество нуклеотидов соединяются между собой так называемыми водородными связями по принципу комплементарности. Нуклеотид с азотистым основанием аденином (А) должен стоять напротив нуклеотида с тимином (Т), нуклеотид с гуанином (Г) — напротив нуклеотида с цитозином (Ц). За выполнением этого правила “следят” особые ферменты. В случае несоответствия они заменяют один нуклеотид на другой, подходящий.

Биологи модифицировали бактериальный фермент tadA, превращающий азотистое основание аденин в другое соединение — гипоксантин. Оно больше похоже на другое основание — гуанин. Напротив гуанина должен размещаться цитозин, поэтому после описанной модификации аденина системы “починки” ДНК меняют и его партнера с тимина на цитозин. Изначально tadA действовал только на РНК, в которой также содержится аденин. Но исследователи изменили его структуру так, что он стал атаковать и ДНК.

Эту новую способность tadA проверили на бактериях, которым точечно модифицировали ген устойчивости к антибиотику так, что он перестал работать и защищать организм-хозяина. Для этого одну из пар А-Т там заменили на Г-Ц. Другая версия tadA превратила аденин в нужном гене в гуанин, и устойчивость к антибиотику восстановилась.

Затем работоспособность фермента проверили на культурах клеток человека. Там модифицированный tadA изменял структуру нужных аденинов примерно в половине случаев. То есть его точность выше, чем у широко известной системы CRISPR в применении к человеческим эмбрионам. Нежелательных мутаций при этом образовывалось очень мало.

Точечное редактирование ДНК в теории позволит избавиться от ряда генетических заболеваний, вызванных заменой отдельных нуклеотидов или пар оснований. В их список входят серповидноклеточная анемия, муковисцидоз (кистозный фиброз) и многие другие.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Воздушные шары Google за три недели вернули интернет целой стране

Пуэрто-Рико после урагана «Мария» надолго осталось без работающей инфраструктуры, сотовой связи и интернета, но раздача сигнала с воздушных шаров быстро исправила ситуацию