Исследователи использовали визуализацию одной молекулы, чтобы сравнить инструменты редактирования генома CRISPR-Cas9 и TALEN. Их эксперименты показали, что TALEN до пяти раз эффективнее CRISPR-Cas9 в плотно упакованных частях генома, называемых гетерохроматином. Синдром ломкой Х-хромосомы, серповидноклеточная анемия, бета-талассемия и другие заболевания являются результатом генетических дефектов гетерохроматина.

Исследователи сообщают о своих выводах в журнале Nature Communications .

Исследование дополняет доказательства того, что более широкий выбор инструментов редактирования генома необходим для нацеливания на все части генома, сказал Хуйминь Чжао, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, который руководил новое исследование.

«CRISPR – очень мощный инструмент, который произвел революцию в генной инженерии», – сказал Чжао. «Но у него все еще есть некоторые ограничения».

CRISPR – это бактериальная молекула, которая обнаруживает вторгшиеся вирусы. Он может нести один из нескольких ферментов, таких как Cas-9, которые позволяют ему разрезать вирусные геномы в определенных местах. TALEN также сканирует ДНК, чтобы найти и нацелить определенные гены. И CRISPR, и TALEN могут быть разработаны для нацеливания на определенные гены для борьбы с болезнями, улучшения характеристик сельскохозяйственных культур или для других приложений.

Чжао и его коллеги использовали флуоресцентную микроскопию одиночных молекул, чтобы непосредственно наблюдать, как два инструмента редактирования генома работают в живых клетках млекопитающих. Флуоресцентные метки позволили исследователям измерить, сколько времени потребовалось CRISPR и TALEN, чтобы двигаться вдоль ДНК, а также обнаруживать и вырезать целевые участки.

Мы обнаружили, что CRISPR лучше работает в менее плотно поврежденных областях генома, но TALEN может получить доступ к этим генам в области гетерохроматина лучше, чем CRISPR. Мы также увидели, что TALEN может иметь более высокую эффективность редактирования, чем CRISPR. Он может разрезать ДНК, а затем вносить изменения более эффективно, чем CRISPR ».

Хуэйминь Чжао, руководитель исследования и профессор химической и биомолекулярной инженерии, Иллинойсский университет Урбана-Шампейн

TALEN был в пять раз эффективнее CRISPR в нескольких экспериментах.

Результаты приведут к усовершенствованным подходам к нацеливанию на различные части генома, сказал Чжао.

«Либо мы можем использовать TALEN для определенных приложений, либо мы можем попытаться улучшить работу CRISPR в гетерохроматине», – сказал он.