TALEN - Инструмент для редактирования генов, который иногда более эффективен, чем CRISPR-Cas9: исследование

CRISPR-Cas9 произвел фурор в биомедицинском мире как революционный инструмент для редактирования генов, исследователи даже получили Нобелевскую премию 2020 года по химии.  Но у него есть свои ограничения.

Исследовательская группа из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн (UIUC) показала, что другой метод редактирования генов, называемый TALEN, до пяти раз более эффективен, чем CRISPR-Cas9 в очень компактной форме ДНК, называемой гетерохроматином, согласно результатам, опубликованным в Nature Communications

Полученные данные указывают на то, что TALEN является лучшим вариантом для разработки некоторых трудно редактируемых участков генома, которые могут быть применимы как для исследований, так и для лечения, утверждают ученые.  Генетические дефекты гетерохроматина могут вызывать такие заболевания, как серповидноклеточная анемия, бета-талассемия и синдром ломкой Х-хромосомы.

В системе CRISPR специализированная однонаправленная РНК переносит ДНК-режущие ферменты, такие как Cas9, к "мишеням". TALEN также сканирует ДНК, чтобы найти определенные гены. Молекулы, называемые эффекторами, подобными активаторам транскрипции, или TALE, сливаются с ножницами ДНК. Но ученые не до конца понимают, как TALE и CRISPR-Cas9 перемещаются в сложной среде ядра клетки и ищут целевые участки. В новом исследовании ученые UIUC использовали флуоресцентную микроскопию одиночных молекул для наблюдения за TALE и мутанта Cas9. Флуоресцентная молекула позволила им измерить время, необходимое CRISPR и TALEN, чтобы добраться до их "мишеней". 

Команда обнаружила, что по крайней мере в одном очень компактном гетерохроматине, расположенном в 16-ой хромосоме, TALE продемонстрировал значительно более быструю динамику поиска по сравнению с Cas9. Чтобы оценить функциональные последствия различного поведения при поиске, команда создала серию вариантов РНК TALEN и Cas9, чтобы увидеть, как они будут редактировать последовательности ДНК. В 11 из 12 локусов TALEN показали аналогичную или более высокую активность редактирования по сравнению с Cas9.

Команда обнаружила, что в некоторых случаях TALEN были более чем в пять раз эффективнее при редактировании, чем Cas9-gRNA. 

«В целом, эти результаты служат руководством при выборе белков, редактирующих геном, для создания трудно редактируемых областей гетерохроматина в клетках млекопитающих как для общих, так и для терапевтических целей», - написали исследователи в своем исследовании.

TALEN - одна из нескольких разрабатываемых альтернативных технологий редактирования генов. Команда Колумбийского университета использовала «прыгающий ген», или транспозоны, из бактерии Vibrio cholerae, как пример, для вставки последовательностей ДНК в целевые локусы.  Эта система не требует двухцепочечного разрыва, который используется при редактировании TALEN и CRISPR-Cas9. По мнению ученых, результаты исследования UIUC предполагают, что может потребоваться несколько инструментов для редактирования генов.  С одной стороны, команда обнаружила, что Cas9 лучше справляется с редактированием на эухроматиновых участках. Эухроматин - наиболее транскрипционно активная часть генома в ядре клетки.  Исследователи предположили, что расширенная способность Cas9 к локальному поиску полезна в менее затрудненной среде, но противодействует в более компактных участках генома. 

 

 

 

 

There are no comments yet.
Authentication required

You must log in to post a comment.

Log in