Ученые: новый геномный редактор вызывает "сотни" ошибок при изменении ДНК
Популярный сегодня геномный редактор CRISPR/Cas9 вызывает сотни случайных мутаций при редактировании ДНК, заявляют ученые, проанализировавшие полные результаты его работы и опубликовавшие статью в журнале Nature Methods.
"Исследователи, не анализирующие геномы полностью для поиска возможных побочных эффектов генной терапии, могут пропускать небольшие, но важные мутации. Изменение даже одной "буквы" в некоторых генах может вызвать мощнейшие изменения. Мы надеемся, что наши результаты заставят и других ученых проводить полногеномный анализ и изучать альтернативные версии CRISPR/Cas9 для безопасного редактирования генома", - заявил Стивен Цанг (Stephen Tsang) из университета Колумбии в Нью-Йорке (США).
Геномный редактор CRISPR/Cas9, названный главным научным прорывом 2015 года, был создан американским ученым Фэнем Чжаном (Feng Zhang) и рядом других молекулярных биологов примерно четыре года назад. С тех пор он пережил несколько модернизаций, которые позволяют ученым использовать его для редактирования даже одиночных "букв" в нитях ДНК и РНК.
В 2013 году началось бурное развитие этой технологии, и на сегодня ее успели использовать для редактирования геномов десятков живых существ, в том числе и человеческих эмбрионов, в чем сознались китайские генетики в апреле этого года. Эти опыты раскрыли главный недостаток CRISPR/Cas9 - "редактор", особенно при множественном изменении генов, иногда ошибался и удалял ненужные сегменты ДНК.
Подобное поведение допустимо при генетических экспериментах в лаборатории, но недопустимо в медицинской практике, где подобная опечатка может стоить жизни человеку, в ДНК которого производится "хирургическое вмешательство". Два года назад Чжан и его коллеги создали новую, более надежную версию CRISPR/Cas9, которая, по их расчетам, должна была совершать всего одну ошибку на миллиард редактируемых "букв"-нуклеотидов.
Цанг и его коллеги обратили внимание на то, что Чжан и другие разработчики редакторов CRISPR/Cas9 получают подобные оценки не экспериментально, путем полной расшифровки генома, а используя сложные математические модели, основанные на базе данных о структуре коротких сегментов ДНК. Авторы статьи, медики по образованию, решили проверить, насколько обоснован подобный подход.
Для этого ученые проанализировали структуру ДНК у мышей, которых они недавно спасли от развития слепоты, починив одиночную опечатку в гене RPGR, вызывающим массовую гибель фоторецепторов в сетчатке глаза.
Результаты этого анализа были крайне неожиданными и тревожными - в геноме всех мышей присутствовали сотни "точечных" опечаток в других генах, а у двух грызунов в ДНК содержалось свыше полутора тысяч одиночных мутаций, а более 100 сегментов ДНК были или удалены, или продублированы.
Несмотря на столь большое количество повреждений, мыши не страдали от каких-то видимых проблем и были полностью здоровыми. Тем не менее, как отмечают ученые, экспериментаторам и врачам в Китае и США, которые уже проводят или собираются проводить опыты на добровольцах по применению CRISPR/Cas9 для лечения рака и борьбы с врожденными болезнями, стоит задуматься о том, какие побочные эффекты может вызвать такая терапия и чего она будет стоить пациенту.
