Генетический инструмент CRISPR сравнивают с молекулярными ножницами за его способность вырезать и заменять генетический код в ДНК. Но CRISPR обладает способностями, которые могут сделать его полезным и для других задач, помимо генетического ремонта.

В результате недавнего исследования ученые выяснили, что CRISPR может точно определять местонахождение определенных генов. Биологи прикрепили CRISPR к нанотелам, чтобы помочь им выполнять определенные действия, когда они достигают нужного места на ДНК. Новый метод, представленный в журнале Nature Communications, позволит исследователям изучать новые терапевтические применения в области эпигенетики — изучения поведения генов внутри клеток.

Каждая клетка человеческого тела имеет одну и ту же ДНК — полный набор генов, но не каждый ген включен в каждой клетке. У некоторых клеток есть определенные гены, которые «приказывают» клетке производить определенные белки. У одних эти гены выключены, а у других включены. Иногда, как в случае с генетическими заболеваниями, это переключение идет наперекосяк. Новый инструмент, созданный в лаборатории Лакрамиоара Бинту, доцента кафедры биоинженерии в Стэнфорде, может исправить эти ошибки.

Он гораздо сложнее ножниц, потому что обычный CRISPR не может включать и выключать гены контролируемым образом без нарушения ДНК. Чтобы внести изменения без вреда для ДНК, CRISPR нужна помощь других крупных сложных белков — эффекторов. С помощью нового комбинированного инструмента CRISPR находит нужный ген, а эффектор может «щелкнуть выключателем».

Проблема в том, что эти эффекторные молекулы обычно слишком велики, чтобы легко доставлять их в клетку для терапевтического использования. Еще больше усложняет ситуацию то, что несколько эффекторов обычно используются в комбинации для точного регулирования специфического клеточного поведения. Это делает комбинацию CRISPR-эффекторов еще больше, следовательно, ее сложнее производить и доставлять.

Чтобы обойти это препятствие, команда ученых обратилась к более мелким белкам — нанотелам. Нанотела не заменяют эффекторы. Вместо этого они действуют как крошечные крючки, которые ловят необходимые эффекторы, которые уже находятся внутри клетки. Требуется лишь выбрать правильное нанотело, и оно задействует нужный эффектор для переключения.

Новый метод можно использовать для исправления эпигенетических дефектов без необходимости комбинировать CRISPR с большими эффекторами. На данный момент техника находится на стадии проверки правильности концепции. Следующим шагом для команды будет отсортировать миллионы потенциальных нанотел и выяснить, как прикрепить их к CRISPR для нацеливания на конкретные эпигенетические нарушения.