Автор AZoNano 25 февраля 2021

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 помимо генетического ремонта. «CRISPR может точно определять местонахождение определенных генов, », – говорит Лакрамиоара Бинту, доцент кафедры биоинженерии в Стэнфорде. «Мы прикрепили CRISPR к нанотелам, чтобы помочь им выполнять определенные действия, когда они достигают нужного места на ДНК».

Ее лаборатория недавно использовала эту комбинированную технику для преобразования CRISPR из ножниц для редактирования генов в наноразмерный управляющий агент, который может включать и выключать определенные гены, например выключатель света, чтобы запускать или останавливать поток какого-либо связанного со здоровьем белка. внутри камеры.

« Есть много вещей, которые нельзя исправить ножницами», – говорит Бинту. Новый метод, описанный ее командой в журнале Nature Communications может позволить исследователям исследовать новые терапевтические приложения в области эпигенетики – изучения того, как гены ведут себя внутри клеток.

Как объясняет Бинту, каждая клетка человеческого тела имеет одну и ту же ДНК – полный набор генов, но не каждый ген включен в каждой клетке. Некоторые клетки имеют определенные гены, которые говорят клетке производить определенные белки. У других эти гены выключены, а у других включены. Иногда, как в случае с генетическими заболеваниями, это переключение идет наперекосяк. Новый инструмент лаборатории Bintu может исправить эти ошибки.

Новый инструмент сложнее ножниц, потому что обычный CRISPR не может включать и выключать гены контролируемым образом без разрушения ДНК. Чтобы внести изменения без вреда для ДНК, CRISPR нужна помощь других крупных сложных белков, известных как «эффекторы». С помощью нового комбинированного инструмента CRISPR находит нужный ген, и эффектор может щелкнуть выключателем.

«Но эти эффекторные молекулы обычно слишком велики, чтобы их можно было легко доставить в клетку для терапевтического использования», – говорит аспирант Майк Ван, первый автор статьи. Еще больше усложняет ситуацию то, что несколько эффекторов обычно используются в комбинации для эффективного регулирования специфического клеточного поведения, что делает комбинацию CRISPR-эффекторов еще больше, а следовательно, сложнее производить и доставлять.

Чтобы обойти это препятствие, команда Бинту обратилась к более мелким белкам, известным как нанотела. Нанотела не заменяют эффекторы. Вместо этого они действуют как крошечные крючки, которые ловят необходимые эффекторы, которые уже плавают внутри клетки. Выберите правильное нанотело, и оно задействует правильный эффектор для переключения.

Новый метод можно использовать для коррекции эпигенетических дефектов без необходимости сочетать CRISPR с большими эффекторами. « В клетках уже есть эти белки», объясняет Бинту. «Мы подумали: зачем мы их снова прикрепляем? Давайте использовать для этого нанотела».

На данный момент метод находится на стадии проверки концепции. Следующим шагом для команды будет отсортировать миллионы потенциальных нанотел и начать выяснять, как прикрепить их к CRISPR для борьбы с конкретными эпигенетическими нарушениями.

«Мы только что придумали метод тестирования сотен тысяч за раз», – говорит Бинту, который надеется развить этот метод в будущих экспериментах.

Источник: https://engineering.stanford.edu/