Новая система, названная CRISPR-Cas3, может эффективно стереть длинные отрезки ДНК

Корнелльский исследователь, который является лидером в разработке нового типа системы редактирования генов CRISPR, и его коллеги впервые использовали новый метод в клетках человека - крупное достижение в этой области.

Новая система, названная CRISPR-Cas3, может эффективно стереть длинные отрезки ДНК от пристрелнного места в людском геноме, возможности легко достижимой в более традиционных системах CRISPR-Cas9. Хотя надежные приложения могут быть хорошо в будущем, новая система имеет потенциал для поиска и стирания таких внеклеточных вирусов, как герпес симплекс, Эпштейн-Барр и гепатит В, каждый из которых представляет серьезную угрозу для общественного здравоохранения.
"Моя лаборатория провела последние десять лет, выясняя, как работает CRISPR-Cas3. Я в восторге от того, что мои коллеги и я, наконец, продемонстрировали свою активность по редактированию генома в клетках человека", - сказал айлонг Ке, профессор молекулярной биологии и генетики и соответствующий автор статьи, опубликованной 8 апреля в журнале Molecular Cell . "Наши инструменты могут быть сделаны, чтобы нацелить эти вирусы очень конкретно, а затем удалить их очень эффективно. Теоретически, он мог бы обеспечить лечение этих вирусных заболеваний.


Технология CRISPR-Cas3 также позволяет исследователям сканировать геном и обнаруживать некодирующие генетические элементы, которые составляют 98 процентов нашего генома, но не были хорошо охарактеризованы. Эти элементы действуют как регуляторы, которые контролируют экспрессию белков в кодирующих генах, и они, как было установлено, имеют решающее значение для дифференцировки клеток и определения пола.
CRISPR-Cas3 смогло быть использовано эффективно для того чтобы экранировать для non-coding генетических элементов и стереть длинние последовательности дна. После стирания, исследователи могут посмотреть, какие функции отсутствуют в организме, чтобы определить роль этого генетического элемента.
Янь Чжан, доцент кафедры биологической химии Мичиганского университета, также является автором статьи. Первые авторы - Адам Долан, аспирант в лаборатории Кэ, и Чжунган Хоу, специалист Исследовательской лаборатории в лаборатории Чжана.
Системы CRISPR-Cas9 используют бактериальную РНК в качестве направляющей пары и распознают последовательность ДНК. Когда совпадение найдено, направляющая РНК направляет CRISPR-ассоциированные (Cas) белки к этой точной строке ДНК. После обнаружения, белок Cas9 обрезает ДНК-мишень в нужном месте. CRISPR-Cas3 использует такой же механизм для того чтобы обнаружить местонахождение специфическую последовательность ДНК, однако, вместо отрезать ДНК в половине, своя нуклеаза стирает ДНК непрерывно, Для до 100 килобаз.


Впервые Ke, Zhang и коллеги успешно удалили последовательности до 100 килобаз целевой ДНК в человеческих эмбриональных стволовых клетках и в другом типе клеток под названием HAP1.
В то время как CRISPR-Cas3 обладает потенциалом для более эффективного инструмента редактирования генома, чем CRISPR-Cas9, исследователи работают над тем, чтобы контролировать, как долго они удаляют раздел. "Мы не можем точно определить границы удаления, и это недостаток, когда дело доходит до терапии", - сказал Ке.
Среди других участников были Сара Хауден, исследователь Мельбурнского университета, и Питер Фреддолино, доцент кафедры биологической химии, вычислительной медицины и биоинформатики Мичиганского университета.
Патентная заявка на этот инструмент редактирования генома была подана через центр лицензирования технологий.
Ke финансируется Национальными институтами здравоохранения (NIH). Zhang финансируется как NIH, так и Мичиганским университетом.