В 2020 году Нобелевская премия по химии присуждена американке Дженифер Дудна и француженке Эммануэль Шарпантье за разработку метода редактирования генома CRISPR/Cas. Возможность разрезать ДНК в строго определенных местах произвела революцию в науке.

Узнавание системой CRISPR/Cas осуществляется за счет комплементарного взаимодействия между некодирующей РНК и ДНК целевых сайтов. При этом образуется комплекс из некодирующих РНК и белков Сas, которые обладают нуклеазной активностью. Секвенирование бактериальных геномов позволило обнаружить в геноме многих микроорганизмов нуклеотидные последовательности, обладающие характерной структурой: короткие участки уникальной ДНК – спейсеры – отделены друг от друга короткими палиндромными повторами. Благодаря этой особенности они и получили свое название – CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, т. е. «кластеризованные регулярно чередующиеся короткие палиндромные повторы»). Кроме того, такие CRISPRкассеты находятся в непосредственной близости от сas-генов (CRISPR-associated – ассоциированные с CRISPR), белковые продукты которых обладают хеликазной и нуклеазной активностью. В 2005 году три независимые группы биоинформатиков сообщили о том, что спейсерная ДНК зачастую гомологична ДНК многих фагов и плазмид. А в 2007 году было показано, что клетки Streptococcus thermophilus, несущие в локусе CRISPR спейсер, комплементарный участку геномной ДНК бактериофага, становятся устойчивыми к этому фагу. Таким образом, стало очевидным, что CRISPR/Cas система – это уникальный механизм, обеспечивающий защиту микроорганизмов от проникновения чужеродной ДНК и действующий, наряду с системой рестрикции-модификации, как ограничитель горизонтального переноса генетической информации.

Разработка системы CRISPR/Cas9 является важной ступенью в развитии современной геномной инженерии.

Использование системы CRISPR/Cas9 имеет ряд преимуществ - значительно проще создать, она обладает более высокой эффективностью и подходит для высокопроизводительного и мультиплексного редактирования генома в самых разных клеточных линиях и живых организмах. Для переориентации на новую мишень нужно только поменять 20-нуклеотидную направляющую последовательность sgRNA. Причем Cas9 вносит разрыв строго между 17-м и 18-м нуклеотидами в целевой последовательности (считая от 5'-конца спейсера), т.е. на расстоянии трех нуклеотидов от РАМ. А одновременное редактирование нескольких генов значительно упрощается введением комбинации sgRNA.

Таким образом, использование библиотек CRISPR/Cas9 позволяет осуществлять функциональный скрининг геномов, который может дать важнейшие сведения о физиологии и биохимии клеток разного типа, поможет раскрыть молекулярные механизмы развития заболеваний и выявить потенциальные мишени для лекарственной и генной терапии.

Методы, основанные на использовании системы CRISPR/Cas9, могут эффективно применяться для редактирования геномов культивируемых стволовых клеток. В частности, применение систем редактирования геномов позволяет исправлять точечные мутации в клетках, полученных от больных.

Объектом исследования в данном случае могут быть индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и региональные стволовые клетки. При этом донорными молекулами могут служить как сложные генетические конструкции, так и одноцепочечные ДНК-олигонуклеотиды.

CRISPR/Cas9 — это прекрасный пример открытия, которое оказывает большое влияние практически на все. Оно демонстрирует, что исследования нельзя разделять на фундаментальные и прикладные, они переплетаются друг с другом как нити ДНК."

3 мая 2023 г.

Ещё больше полезной информации на нашем Телеграм-канале

Эта статья...
Читайте также
Ещё статьи из категории «Полезные статьи»
Индивидуальное планирование физических нагрузок у пловцов любителей с учетом показателей электрокардиограммы
Индивидуальное планирование физических нагрузок у пловцов любителей с учетом...
Анализ данных обследования 42 мужчин, занимающихся оздоровительным плаванием в возрасте от 28 до 39 лет показал, что изменения патологического характера...
Прогнозирование развития острого нарушения мозгового кровообращения у пациентов с ишемической болезнью сердца
Прогнозирование развития острого нарушения мозгового кровообращения у пациентов...
Освещена проблема прогнозирования развития острого нарушения мозгового кровообращения у больных с ишемической болезнью сердца для своевременного выделения...
Индекс глобальной функции левого желудочка в качестве прогностического фактора сердечно-сосудистых осложнений у пациентов с острым коронарным синдромом
Индекс глобальной функции левого желудочка в качестве прогностического...
Оценка прогностического значения индекса глобальной функции левого желудочка (ИГФ ЛЖ) у пациентов с острым коронарным синдромом (ОКС) с помощью эхокардиографии...
"Шкалы риска кровотечений у больных с острым коронарным синдромом: место шкалы ОРАКУЛ"
"Шкалы риска кровотечений у больных с острым коронарным синдромом: место...
Цель. Сравнить диагностическую ценность разных шкал оценки риска кровотечений в отечественной группе больных с острым коронарным синдромом (ОКС) с использованием...