Исследователи из Университета Иллинойса достигли самых высоких показателей встраивания генов в клетки человека с помощью системы редактирования генов CRISPR-Cas9, необходимого шага для использования CRISPR в клинических применениях генной терапии.

Благодаря химическому изменению концов ДНК, которая будет вставлена, новая техника в пять раз более эффективна, чем современные подходы. Исследователи увидели улучшения в различных генетических точках, протестированных в клеточной линии почек человека, даже увидели 65% инсерции в одном месте, где предыдущий максимум составлял 15%.

Под руководством профессора химической и биомолекулярной инженерии Хуймина Чжао исследователи опубликовали свои работы в журнале Nature Chemical Biology .

Исследователи обнаружили, что CRISPR является эффективным инструментом для выключения или «выбивания» гена. Тем не менее, в человеческих клетках это не был очень эффективный способ вставить или «вбить» ген.

«Хороший метод детонации важен как для применения в генной терапии, так и для фундаментальных биологических исследований для изучения функции генов», – сказал Чжао, который возглавляет тему дизайна биосистем в Институте геномной биологии им. Карла Р. Воса в Иллинойсе , «С помощью метода« выбивания »мы можем добавить метку к любому гену, изучить его функцию и посмотреть, как на экспрессию генов влияют рак или изменения в структуре хромосом. Или для применений генной терапии, если у кого-то есть заболевание, вызванное отсутствует ген, мы хотим иметь возможность вставить его. "

В поисках способа повышения эффективности группа Чжао рассмотрела 13 различных способов модификации вставленной ДНК. Они обнаружили, что небольшие изменения в самом конце ДНК увеличивают как скорость, так и эффективность введения.

Затем исследователи проверили вставку фрагментов ДНК с измененными размерами в разных точках в геноме, используя CRISPR-Cas9 для точного нацеливания на специфические сайты для вставки. Они обнаружили, что эффективность повышается в два-пять раз, даже при вставке более крупных фрагментов ДНК – наиболее трудной для внедрения.

Мы предполагаем, что эффективность настолько улучшилась, потому что химическая модификация конца стабилизирует ДНК, которую мы вводим. Обычно, когда вы пытаетесь перенести ДНК в клетку, она разрушается энзимами, которые разъедают ее с концов. Мы думаем, что наше химическое добавление защищает цели. В ядро ​​проникает больше ДНК, и эта ДНК более стабильна, поэтому я думаю, что у нее больше шансов быть интегрированной в хромосому ».

Хуэймин Чжао, профессор химической и биомолекулярной инженерии, Иллинойский университет

Группа Чжао уже использует метод для маркировки необходимых генов в исследованиях генной функции. Они специально использовали готовые химические вещества для модификации фрагментов ДНК, чтобы другие исследовательские группы могли использовать тот же метод для своих собственных генетических исследований.

«В прошлом мы разработали немало методов встраивания, но мы никогда не думали о том, чтобы просто использовать химические вещества для повышения стабильности ДНК, которую мы хотим вставить», – сказал Чжао. «Это простая стратегия, но она работает».