Система CRISPR/Cas9 была обнаружена у бактерий, в которых она играет роль своеобразного противовирусного иммунитета, обнаруживающего встроившиеся в ДНК вирусные гены и прицельно устраняющего их. Эта система позволяет быстро и достаточно просто вносить изменения в заданный участок генома любой клетки по «шаблону» определенной нуклеотидной последовательности (подробнее о принципах ее действия можно почитать здесь).

В ходе экспериментов с применением CRISPR/Cas9 выяснилось, что она способна не только вносить заданные изменения в геном, но и затрагивать другие его участки, вызывая нецелевые мутации. По оценкам, число таких мутаций было относительно невелико, однако это в любом случае заставило задуматься о потенциальных рисках использования технологии. Тем не менее, ее клинические испытания уже проводятся в Китае, в США они запланированы на 2018 год.

Структура нуклеазы Cas9 в комплексе с гидовой РНК (красная) и целевой ДНК (желтая). Bang Wong / Broad Institute of Harvard and MIT

Чтобы сформировать более точное представление о масштабах нецелевого действия CRISPR/Cas9, сотрудники Колумбийского университета с коллегами из других вузов выполнили секвенирование всего генома двух взрослых мышей, которым они ранее вылечили слепоту с помощью этой технологии. Полногеномный анализ учитывал все мутации, вызванные ее использованием, в том числе затрагивающие единственные нуклеотиды. Какие именно клетки животных использовали для секвенирования и как проводилось сравнение с их исходным состоянием, в пресс-релизе не указано.

В геноме каждого животного обнаружилось более 1500 однонуклеотидных мутаций и более 100 более крупных модификаций по типу делеций и инсерций, что значительно превосходит предыдущие оценки, сделанные с помощью широко используемых компьютерных алгоритмов.

«Исследователи, не использующие полногеномный анализ для поиска нецелевых эффектов, могут пропустить потенциально важные мутации. Изменение даже одного нуклеотида может иметь крупные последствия», — пояснил один из авторов работы Стивен Цан (Stephen Tsang).

Как отмечается в пресс-релизе, несмотря на обнаруженные мутации, мыши после экспериментального лечения выглядят вполне здоровыми, их анатомические и физиологические показатели находятся в пределах нормы. «Мы все равно оптимистичны по поводу CRISPR. Будучи врачами, мы знаем, что любой новый вид терапии имеет потенциальные побочные эффекты, и нам необходимо знать, каковы они», — сказал соавтор работы Винит Махаджан (Vinit Mahajan).

В настоящее время ученые работают над усовершенствованием компонентов системы CRISPR/Cas9, чтобы сделать редактирование генома более эффективным и целенаправленным.

Аналогичную задачу ставят перед собой многие другие научные коллективы. О работе некоторых из них и нынешнем положении дел в разработке технологий CRISPR можно почитать в нашем материале.

Автор: Олег Лищук