By Система редагування ДНК CRISPR-Cas9 удосконалює підхід учених до генетичних проблем і хвороб. Щоб модифікувати ДНК, науковці здебільшого використовують певну версію білка Cas9, яку отримали з бактерії Streptococcus pyogenes. Однак інші організми мають власні версії цього білка, що перетинають гени у різних місцях і можуть допомогти науковцям у створенні точніших та гнучкіших методів терапії. У межах нового дослідження, опублікованого в Nature Communications, учені проаналізували десятки варіантів Cas9, виявивши значне різноманіття того, як ці “молекулярні ножички” розпізнають і розтинають ДНК – пише Ніко Маккарті у журналі Scientific American.
Щоб розітнути генетичний матеріал, Cas9 потрібна “скерувальна” частинка RNA, що доводить білок до певної секвенції ДНК. Зі свого боку, ця секвенція мусить закінчуватися коротким фрагментом коду ДНК, що зветься protospacer або ж PAM (protospacer adjacent motif). Cas9 може розтинати ДНК лише в тих місцях, де є конкретна секвенція РАМ. Така точна вимога обмежує кількість місць, де науковці можуть редагувати гени, каже біохімік Вільнюського університету Віргініюс Шикшніс, який був головним автором цього дослідження.
Як стверджує Шикшніс, для розширення можливостей біологи перешукали “сотні секвенцій білка Cas9 у базах даних” і вибрали 79 кандидатів, які походили від різних бактерій. Кожен білок Cas9 поміщали в рідину, що симулює клітинне наповнення, а потім додавали фрагменти ДНК з вибраними кодами РАМ до конкретних сумішей.
Здебільшого білки Cas9 розпізнавали унікальні секвенції РАМ – ця здатність може допомогти біоінженерам розтинати ДНК у більшій кількості місць, говорить Патрік Пауч, дослідник CRISPR з Каліфорнійського університету в Берклі, який не брав участі у цьому експерименті. Той факт, що ці білки мають різні розміри (один із них, що походив від бактерії з гейзера в Yellowstone, був на 30% меншим від пересічного), може також дати змогу пристосуватися до різних систем їхнього отримання – каже Шикшніс.
А більша різноманітність Cas9 може допомогти науковцям уникнути імунних реакцій, що їх викликають деякі методи редагування генів. У попередніх дослідженнях було встановлено, що із 125 донорів крові у 58% були антитіла проти Cas9, який походив від S. pyogenes. Білки Cas9, що походять від слабших бактерій, можуть рідше викликати погану реакцію.
“Гадаю, що [автори] роблять важливу послугу суспільству, описуючи такий широкий спектр різних білків”, – каже Діпалі Сашітал, біохімік із Університету штату Айова, який не брав участі у цьому дослідженні. Сашітал вважає, що є потенціал і для нових засобів, але ця праця є лише початком. Група ще не довела, чи ці білки виправдають себе під час фактичного редагування генів.
Згодом науковці планують перевірити деякі білки у живих організмах. Незалежно від ефективності, ця велика добірка вказує на значне різноманіття засобів для розтину ДНК. Як сказав Шикшніс: “Це так, наче маєш багато пар ножиць, а не лише одну”.
