Ученые разработали инновационный инструмент под названием «HACE» (Helicase-Assisted Continuous Editing), который открывает новые горизонты в области генетических исследований и медицины. HACE объединяет ферменты геликазы и технологию CRISPR для точного внесения мутаций в определенные участки генома, не затрагивая остальной геном. Этот метод уже показал свою эффективность в выявлении мутаций устойчивости к лекарствам и дефектов сплайсинга, что может привести к новым терапевтическим открытиям.
Генные мутации могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия для здоровья человека. С одной стороны, они могут привести к устойчивости к заболеваниям, таким как диабет, с другой стороны — к предрасположенности к раку. Для изучения этих мутаций ученым необходимо внедрить их непосредственно в клетки человека. Однако изменение генетических инструкций внутри клеток является сложной задачей из-за их размера и сложности.
Исследователи из Гарварда разработали инструмент, который позволяет быстро и точно вносить мутации только в определенные гены, не нарушая остальной геном. HACE может быть применен к заранее определенным участкам генома в живых клетках, что открывает новые возможности для создания ферментов и методов лечения.
HACE отличается от существующих методов мутагенеза тем, что его направляют на конкретное место в геноме. Это позволяет создавать ферменты и методы лечения, которые ранее были недоступны. Новая биоинженерия команды включает объединение геликазы, фермента, который «распаковывает» ДНК, с ферментом, редактирующим гены. Затем они используют технологию CRISPR-Cas9 для направления пары белков к гену, который они хотят мутировать.
В лаборатории ученые использовали HACE для выявления мутаций устойчивости к лекарствам в гене MEK1, на который часто воздействуют методы лечения рака, но часто терпят неудачу из-за мутаций устойчивости. С помощью HACE команда секвенировала только мутировавшие гены и выявила уникальные изменения, связанные с устойчивостью к лекарствам от рака траметиниб и селуметиниб.
Они также изучили мутации в гене SF3B1, участвующем в процессе сплайсинга РНК, который влияет на сборку РНК. Мутации в этом гене часто встречаются при раке крови, но непонятно, какие именно мутации вызывают дефекты сплайсинга. С помощью HACE команда легко выявила эти изменения.
В сотрудничестве с лабораториями Брэдли Бернштейна в Гарвардской медицинской школе и Институте рака Дана-Фарбер исследователи использовали HACE для изучения регуляторных областей ДНК, влияющих на выработку белка в иммунных клетках, которые являются потенциальной мишенью для иммунотерапии рака.
Такие инструменты, как HACE, могут в будущем позволить массово редактировать регуляторные последовательности генов, что откроет новые терапевтические возможности. Бернштейн считает, что точное редактирование этих регуляторных последовательностей может помочь «исправить» активность генов и облегчить заболевания.
HACE представляет собой значительный шаг вперед в области генетических исследований и медицины. Его способность точно редактировать геном без повреждения остальной части генома открывает новые возможности для изучения функций генов и механизмов заболеваний, а также для разработки новых методов лечения.
Литература.
“Helicase-assisted continuous editing for programmable mutagenesis of endogenous genomes” by Xi Dawn Chen et al. Science
